JPH01302997A - Acoustic device - Google Patents

Acoustic device

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JPH01302997A
JPH01302997A JP62334262A JP33426287A JPH01302997A JP H01302997 A JPH01302997 A JP H01302997A JP 62334262 A JP62334262 A JP 62334262A JP 33426287 A JP33426287 A JP 33426287A JP H01302997 A JPH01302997 A JP H01302997A
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vibrator
resonator
speaker
acoustic device
diaphragm
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Kenji Yokoyama
健司 横山
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/04Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus
    • H04R17/08Gramophone pick-ups using a stylus; Recorders using a stylus signals being recorded or played back by vibration of a stylus in two orthogonal directions simultaneously

Abstract

PURPOSE:To effectively reproduce a low-pitched sound even though a device is miniaturized by making a vibrator driving device control a driving state so as to reduce or invalidate internal impedance peculiar to a vibrator equivalently. CONSTITUTION:When a drive signal is given to the transducer 22 of the vibrator 20 from the vibration driving device 30 with a negative impedance driving function, the transducer 22 electromechanical-converts it, and reciprocates a vibration diaphragm 21 right and left in a figure and makes a mechanical sound. Thus, the internal impedance peculiar to the transducer 22 is reduced effectively. Accordingly, the transducer 22 drives the diaphragm as responding faithfully to the drive signal from the device 30, and gives driving energy independently to a Helmholtz resonator 10. At this time, the left surface side of the diaphragm 21 in the figure forms a direct emitting part for emitting the sound directly toward an external part, and the right surface side of the diaphragm forms a resonator driving part to drive the resonator 10. Thus, the sound of the diaphragm 21 is emitted directly, and the air of the resonator 10 is made to resonate, and a heavy and low-pitched sound is resonant-emitted from a resonant emitting part.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、共鳴器を含んで構成される音響装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an acoustic device including a resonator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

音響装置の一種としてのスピーカユニットは、一般にキ
ャビネットにスピーカユニット(振動器)を配置し、こ
れを増幅器(AMP)で駆動するように構成される。そ
して、再生特性のうちの特に低音域再生特性は、主とし
てキャビネットの容積により決定されている。
A speaker unit as a type of audio device is generally configured such that a speaker unit (vibrator) is placed in a cabinet and is driven by an amplifier (AMP). Of the reproduction characteristics, especially the bass reproduction characteristics, are mainly determined by the volume of the cabinet.

直接放射スピーカの代表例としての動電形直接放射スピ
ーカ(ダイナミック・コーン・スピーカ)は、略円錐形
状(コーン状)の振動板を有し、この振動板は円錐の頂
部近傍に取り付けた磁気ギャップ中のボイスコイルで駆
動される。このようなスピーカを音響装置に用いたとき
には、振動板の前面から直接音が放射されるが、後面か
らも音波が放射される。ところで、この前後の両面から
の音波は互いに逆位相であり、従ってこの前後の両面か
ら聴取者までの音波の行程差が半波長の奇数倍近傍であ
るときは、双方からの音圧は同位相になって互いに重畳
される。
An electrodynamic direct radiation speaker (dynamic cone speaker), which is a typical example of a direct radiation speaker, has a substantially conical diaphragm, and this diaphragm has a magnetic gap attached near the top of the cone. It is driven by the voice coil inside. When such a speaker is used in an audio device, sound is emitted directly from the front surface of the diaphragm, but sound waves are also emitted from the rear surface. By the way, the sound waves from both the front and rear sides are in opposite phases, so if the difference in the path of the sound waves from the front and rear sides to the listener is around an odd multiple of a half wavelength, the sound pressure from both sides will be in the same phase. and are superimposed on each other.

しかしながら、この行程差が半波長の偶数倍近傍である
ときには、音圧が相殺されて弱め合うので、スピーカか
らは各種の波長の音が放射されることを考慮すると、後
面からの音は聴取者に届かないようにするが、あるいは
後面からの音が前面からの直接放射音に悪影響を与えな
いようにするかが望ましい。
However, when this distance difference is around an even multiple of a half wavelength, the sound pressures cancel each other out and weaken each other, so considering that the speakers emit sounds of various wavelengths, the sound from the rear is not heard by the listener. It is desirable to prevent the sound from reaching the front, or to prevent the sound from the rear from having a negative effect on the sound radiated directly from the front.

そこで、直接放射スピーカではバフルと呼ばれるものが
用いられる。振動板の前後の音の流通を遮ぎるものとし
ては、第29図に示すような平面バフル、後面開放箱形
バフルおよび密閉形バフルなとが知られ、これらとはや
や趣旨を異にするものとして、第31図に示す位相反転
形バフル(バスレフ形)が知られている。以下、これら
を順次に説明する。
Therefore, something called a baffle is used in direct radiation speakers. As devices that block the flow of sound in front and behind the diaphragm, there are known flat baffles, open-back box-shaped baffles, and closed-type baffles as shown in Figure 29, but the purpose is slightly different from these. As shown in FIG. 31, a phase inversion type baffle (bass reflex type) is known. These will be explained in order below.

第29図(a)は平面バフルの断面図である。FIG. 29(a) is a cross-sectional view of the plane baffle.

図示のように、1枚の広い平板1には振動器と同じ大き
さの穴かあけられ、ここに略円錐形状の振動板2が取り
付けられる。そして、この振動板2の円錐頂部には、ボ
イスコイル、磁気回路なとを含んだ動電形電気音響変換
器(スピーカ)3が取り付けられる。この平面バフルに
よれば、後面からの音は平板1によって遮ぎられるので
、仮に平板1を無限の広さにすれば、バフル効果は完全
となる。しかし、これは非現実的であり、実際には有限
の大きさの平板1が用いられる。ところが、例えば音圧
再生特性の最低周波数を60ヘルツ程度に設定すると、
平板1の大きさは一辺が2m程度にもなり、実用的では
ない。
As shown in the figure, a hole of the same size as the vibrator is made in one wide flat plate 1, and a substantially conical diaphragm 2 is attached to the hole. An electrodynamic electroacoustic transducer (speaker) 3 including a voice coil, a magnetic circuit, etc. is attached to the conical top of the diaphragm 2. According to this planar baffle, sound from the rear surface is blocked by the flat plate 1, so if the flat plate 1 were made infinitely wide, the baffle effect would be complete. However, this is unrealistic, and in reality, a flat plate 1 of a finite size is used. However, for example, if the lowest frequency of the sound pressure reproduction characteristics is set to about 60 hertz,
The size of the flat plate 1 is about 2 m on one side, which is not practical.

第29図(b)は後面開放箱形バフルの断面図である。FIG. 29(b) is a sectional view of the rear open box baffle.

図示のように、後方が開放された箱体4の前面には穴が
あけられ、ここに振動板2および動電形スピーカ3で構
成される振動器が取り付けられる。しかし、この後面開
放箱形バフルによっでも、必要な程度のバフル効果を得
るためには寸法か大きくなってしまい、また箱体4の空
気柱か共振系を構成して過渡特性を悪くする。
As shown in the figure, a hole is made in the front of the box 4 which is open at the rear, and a vibrator consisting of a diaphragm 2 and an electrodynamic speaker 3 is attached to the hole. However, even with this box-shaped baffle with an open rear surface, the size becomes too large to obtain the necessary degree of baffle effect, and the air column of the box body 4 constitutes a resonant system, which deteriorates transient characteristics.

第29図(C)は密閉形バフルの断面図である。FIG. 29(C) is a sectional view of the closed baffle.

図示のように、密閉された箱体5の前面には穴があけら
れ、ここに振動板2および動電形スピーカ3で構成され
る振動器か取り付けられる。この構造では、箱体5が全
く振動しないようにすれば、振動板2の後面からの音は
完全に閉じ込められるので、完全なバフル効果が得られ
る。しかじなから、箱体5内の空気が空気ハネとなって
振動板2に弾性を与え、全体としての共振周波数は平面
バフルに比べて高くなってしまう。
As shown in the figure, a hole is made in the front of the sealed box 5, into which a vibrator consisting of a diaphragm 2 and an electrodynamic speaker 3 is attached. In this structure, if the box body 5 does not vibrate at all, the sound from the rear surface of the diaphragm 2 is completely confined, and a perfect baffle effect can be obtained. However, the air inside the box body 5 acts as an air spring and imparts elasticity to the diaphragm 2, making the overall resonant frequency higher than that of a flat baffle.

これを第30図により説明する。同図は第29図(C)
のシステムの簡素化された電気的等価回路図である。そ
して、図中のRは振動器のボイ■ スコイル直流抵抗であり、また、m  、S  および
S は m  −振動系の等価質量 S  →振動系の等価スチフネス S  →箱体の等価スチフネス にそれぞれ対応する関係にある。また、Aは力係数であ
って、Bを磁気回路の磁気ギャップ中の磁束密度とし、
ρをボイスコイルの長さとしたときに、A=Bρとして
求められる。そして、ユニット振動系の等価モーショナ
ルインピーダンスによる並列共振回路Z1と、密閉箱の
等価モーショナルインピーダンスA2/S は互いに並
列接続され、これらは非モーショナルインピーダンスで
あるボイスコイル抵抗Rを介してアンプ(図示せ■ す)に並列接続される関係にある。
This will be explained with reference to FIG. The same figure is Figure 29 (C)
1 is a simplified electrical equivalent circuit diagram of the system of FIG. R in the figure is the voice coil DC resistance of the vibrator, and m, S, and S correspond to m - equivalent mass of the vibration system S → equivalent stiffness of the vibration system S → equivalent stiffness of the box body, respectively. There is a relationship where Also, A is the force coefficient, B is the magnetic flux density in the magnetic gap of the magnetic circuit,
It is obtained as A=Bρ, where ρ is the length of the voice coil. The parallel resonant circuit Z1 based on the equivalent motional impedance of the unit vibration system and the equivalent motional impedance A2/S of the sealed box are connected in parallel with each other, and these are connected to the amplifier ( (Illustrated in the figure)) are connected in parallel.

この電気的等価回路から明らかなように、システム全体
としての共振周波数f は振動器の最低C 共振周波数より上昇し、 f  =f  (1+S  /S  )oc     
 o            c       。
As is clear from this electrical equivalent circuit, the resonant frequency f of the entire system rises above the lowest C resonant frequency of the vibrator, and f = f (1+S /S )oc
oc.

となり、共振周波数f における等価的なQ値C (Q  )は、振動器の最低共振周波数f におけOC
O るQ値(Q  )に対して、 Q  =Q  (1+S  /S  )OCOCO となって上昇する。従って、低域再生特性を向上させる
ときには、箱体の等価スチフネスをより小さくしなけれ
ばならず、このためキャビネットは大形にならざるをえ
ない。
The equivalent Q value C (Q) at the resonant frequency f is the OC at the lowest resonant frequency f of the vibrator.
For the Q value (Q), Q=Q (1+S/S)OCOCO increases. Therefore, in order to improve the low-frequency reproduction characteristics, the equivalent stiffness of the box must be made smaller, which forces the cabinet to be larger.

バスレフ形スピーカシステムはこれらとやや趣旨を異に
するもので、その斜視図および断面図を第3]図に示す
。図示のように、箱体6には穴があけられて振動板2お
よび動電形スピーカ3からなる振動器が取り付けられ、
また、その下方には音道7を有する開口ポート8が設け
られている。
The bass reflex type speaker system is slightly different in purpose from these, and its perspective view and sectional view are shown in Figure 3. As shown in the figure, a hole is made in the box 6 and a vibrator consisting of a diaphragm 2 and an electrodynamic speaker 3 is attached.
Further, an open port 8 having a sound path 7 is provided below.

ここで、通常の基本設定に従ったバスレフ形スピーカシ
ステムにおいては、箱体6内部の空気バネと音道7の空
気質量による共振周波数(共鳴周波数)f を、振動器
をバスレフ形箱体に組み込んp だ状態での振動器(スピーカ)の最低共振周波数f よ
りも、低く設定しである。そして、上記の空気ハネと空
気質量による共振周波数よりも高い周波数では、振動板
2の後面からの音圧か音道7のところで逆位相となり、
従って箱体6の前方では、振動板2の前面からの直接放
射音と開口□ポート8からの音が結果的に同位相になり
、音圧が強められる。その結果、最適設計されたバスレ
フ形スピーカシステムによれば、出力音圧の周波数特性
を振動器の前記低域共振周波数以下まで伸ばすことがで
き、第32図に2点鎖線で示すように、−様再生範囲を
無限平面バフルや密閉形バフルよりも広げることができ
る。
Here, in a bass reflex type speaker system that follows normal basic settings, the resonance frequency (resonance frequency) f due to the air spring inside the box body 6 and the air mass of the sound path 7 is determined by incorporating the vibrator into the bass reflex type box body. It is set lower than the lowest resonant frequency f of the vibrator (speaker) in the p state. At a frequency higher than the resonance frequency due to the above-mentioned air splash and air mass, the sound pressure from the rear surface of the diaphragm 2 has an opposite phase at the sound path 7.
Therefore, in the front of the box body 6, the sound radiated directly from the front surface of the diaphragm 2 and the sound from the opening □ port 8 end up in the same phase, and the sound pressure is strengthened. As a result, with the optimally designed bass reflex speaker system, the frequency characteristics of the output sound pressure can be extended to below the low resonance frequency of the vibrator, and as shown by the two-dot chain line in FIG. The regeneration range can be wider than that of an infinite plane baffle or a closed baffle.

しかしながら、このバスレフ形スピーカシステムで一様
再生を実現しようとすると、ユニット振動系の共振のQ
値などについて各種の制約があり、これらが満たされた
ときに始めて第32図の特性が得られていた。このよう
に、−船釣にバスレフ形スピーカシステムでは、最適設
計の条件を得るのが極めて難しかった。
However, when trying to achieve uniform reproduction with this bass reflex speaker system, the resonance Q of the unit vibration system
There are various constraints regarding values, etc., and the characteristics shown in FIG. 32 are obtained only when these constraints are satisfied. As described above, it has been extremely difficult to obtain optimal design conditions for bass reflex type speaker systems for boat fishing.

一方、バスレフ形スピーカシステムの基本設計思想にこ
だわらず、開口ポートからの音響放射能力のみに着目し
、意図的に共鳴器側の共振周波数f を極度に低くする
試みもなされることがある。
On the other hand, an attempt is sometimes made to intentionally lower the resonant frequency f 2 on the resonator side to an extremely low level, focusing only on the acoustic radiation ability from the open port, without being particular about the basic design concept of the bass reflex speaker system.

Op ところが、低音再生能力にはキャビネットの容積が密接
に関係してくるため、程度の違いこそあれ、やはり密閉
形バフルの場合とほぼ同じく、より低域の再生を実現す
るためには、より大形のキャビネット(箱体)とせざる
得なかったのである。
OP However, since the volume of the cabinet is closely related to the bass reproduction ability, it is necessary to increase the volume in order to achieve higher bass reproduction, as is the case with closed baffles, although there are differences in degree. We had no choice but to make it a shaped cabinet (box).

この事情を第33図によりもう少し詳しく説明する。This situation will be explained in more detail with reference to FIG.

まず、第31図のバスレフ形スピーカシステムを、簡素
化された電気的等価回路で示すと、第33図のようにな
る。同図において、A、R。
First, the bass reflex type speaker system shown in FIG. 31 is shown as a simplified electrical equivalent circuit as shown in FIG. 33. In the same figure, A, R.

■ m、S、mgおよびS。は第30図に示したのと同様で
あり、mgは音道(ポート)の等価質量に対応する関係
にある。そして、ユニット振動系の等価モーショナルイ
ンピーダンスによる並列共振回路Z1と、ポート共振系
の等価モーショナルインピーダンスによる直列共振回路
Z2は互いに並列接続され、これらは非モーショナルイ
ンピーダンスであるボイスコイル直流抵抗Rを介し■ て駆動用のアンプ(図示せず)に並列接続される関係に
ある。
■ m, S, mg and S. is the same as shown in FIG. 30, and mg corresponds to the equivalent mass of the sound path (port). The parallel resonant circuit Z1 based on the equivalent motional impedance of the unit vibration system and the series resonant circuit Z2 based on the equivalent motional impedance of the port resonance system are connected in parallel with each other. It is connected in parallel to a driving amplifier (not shown) via the drive amplifier (not shown).

この電気的等価回路から明らかなように、バスレフ形ス
ピーカシステムでは、その大きな特徴として共振系が2
つ存在する。これはインピーダンス特性でみれば双峰特
性を呈しており、かつ共振点は2つの山の頂点およびそ
の間の谷の計3つであり、この谷の共振がポート共振系
に該当する(前述した密閉形では共振系は唯一つであり
、インピーダンス特性は単峰特性を呈し共振点も1つで
あった)。そして、このバスレフ形スピーカシステムで
は、振動器(ユニット)のボイスコイル抵抗Rは振動器
側の並列共振回路Z1の制動爪■ 抗と、開口ポート(ダクト)側の直列共振回路Z2の制
動抵抗を兼ねている。このため、並列共振回路Z と直
列共振回路Z2とは、相互に干渉し合う存在となってい
た。
As is clear from this electrical equivalent circuit, a major feature of the bass reflex speaker system is that the resonance system is two-dimensional.
There are two. This exhibits a bimodal characteristic in terms of impedance characteristics, and there are a total of three resonance points: the peaks of the two peaks and the valley between them, and the resonance at these valleys corresponds to the port resonance system (as mentioned above) In terms of shape, there was only one resonant system, the impedance characteristics were unimodal, and there was only one resonance point). In this bass reflex speaker system, the voice coil resistance R of the vibrator (unit) is the braking resistance of the parallel resonant circuit Z1 on the vibrator side and the braking resistance of the series resonant circuit Z2 on the open port (duct) side. Also serves as. Therefore, the parallel resonant circuit Z 1 and the series resonant circuit Z2 interfere with each other.

相互干渉または相互依存性の一例としては、例えば振動
器として強力な磁気回路を有するものを用いると、振動
器としての共振のQ値は小さくなるのに対し、開口ポー
ト側の共振のQ値は大きくなることがあげられるし、逆
に軟弱な磁気回路を有する振動器を用いたときには、全
く逆の変化を生じることがあげられる。バスレフ形スピ
ーカシステムの本来の設計では、このような相反する相
互依存条件の下で、−様な低域再生特性の得られる最適
点を選択しなければならなかった。
As an example of mutual interference or mutual dependence, for example, if a vibrator with a strong magnetic circuit is used, the Q value of resonance as a vibrator will be small, whereas the Q value of resonance on the open port side will be small. On the other hand, when a vibrator with a weak magnetic circuit is used, a completely opposite change can occur. In the original design of a bass-reflex speaker system, it was necessary to select an optimal point that would provide a -like low frequency reproduction characteristic under such conflicting and mutually dependent conditions.

ここで、キャビネットを小容積化することを考えると、
ユニット振動系の最低共振周波数f についてはいずれ
も密閉形バフルの場合と同じ傾向を示し、結果として最
低共振周波数f か高くなる。最終的には、開口ポート
の音響放射効果によって再びある程度の低音域再生特性
の改善がなされるわけではあるが、システム全体として
考えれば、バスレフ形スピーカシステムであってもキャ
ビネットを小さくすれば、それだけ低音域再生能力が低
下することは避けられない。
Now, when considering reducing the volume of the cabinet,
The lowest resonant frequency f 2 of the unit vibration system shows the same tendency as in the case of a closed baffle, and as a result, the lowest resonant frequency f 2 becomes higher. Ultimately, the acoustic radiation effect of the open port will again improve the bass reproduction characteristics to some extent, but if you consider the system as a whole, even if you are using a bass reflex speaker system, the smaller the cabinet, the better. It is inevitable that the bass range reproduction ability will decrease.

特に、前述のように基本設定から意図的にポート共振系
の共振周波数f を低下させた時には、Op キャビネットを小形化することと相まって開口ポートを
細長くする必要があり、従ってポートでの空気の機械抵
抗の上昇によりQ値は極めて小さくなる。共振のQ値か
極めて小さくなるということは、開口ポートからの音響
放射能力か失われることを意味しているから、結果的に
は開口ポートを共鳴ダクトとして設けた意義は失われ、
開口ポートの存在自体が無意味なものになってしまう。
In particular, when the resonant frequency f of the port resonance system is intentionally lowered from the basic settings as mentioned above, it is necessary to make the opening port elongated in conjunction with downsizing the Op cabinet. The Q value becomes extremely small due to the increase in resistance. If the resonance Q value becomes extremely small, it means that the ability to radiate sound from the open port is lost, and as a result, the significance of providing the open port as a resonant duct is lost.
The very existence of the open port becomes meaningless.

すなわち、小形化すれば低音再生は実質的に不可能とな
ってくるのである。
In other words, if the device is made smaller, bass reproduction becomes virtually impossible.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

以上、概略的に説明したように、従来の音響装置では、
低域再生を可能にするために、種々の工夫がなされてい
る。
As explained above, in conventional audio equipment,
Various efforts have been made to enable low frequency reproduction.

第29図に示す平面バブル、後方開放箱形バフルおよび
密閉形バブルでは、振動板の後面からの放射音は全て邪
魔な音として、前方の聴取者には届かないように設計し
ている。しかしながら、これらによって低音再生特性を
向上させようとすると、装置(キャビネット)が大形化
することは避けられず、また大形化したときでも、その
低域再生特性は十分なものではなかった。
The planar bubble, rear open box-shaped baffle, and closed bubble shown in FIG. 29 are designed so that all sound radiated from the rear surface of the diaphragm is treated as disturbing sound and does not reach the listener in the front. However, when trying to improve bass reproduction characteristics using these methods, it is inevitable that the device (cabinet) becomes larger, and even when the device (cabinet) is enlarged, its low frequency reproduction characteristics are still insufficient.

第31図に示すバスレフ形スピーカシステムでは、後方
音の位相を開口ポートで反転させることで、振動板の前
面からの直接放射音を、特に低音域で補償するように構
成されている。このため、本来非常に扱いにくい存在で
ある共振系が振動板および開口ポートの2箇所に生じて
しまい、このバスレフ効果を基本設定に従って十分に得
るためには、これら2つの共振系の相互依存条件を考慮
しつつ、システムの最適条件を極めてクリティカルに設
定しなければならず、従来から例えば特公昭46−12
670号、実公昭54−35068号に示されるように
種々の検討はなされているが、いずれによっても設計の
困難性は本質的には解消できなかった。
The bass reflex type speaker system shown in FIG. 31 is configured to compensate for direct radiation sound from the front surface of the diaphragm, particularly in the bass range, by inverting the phase of rear sound using an open port. For this reason, a resonant system that is originally extremely difficult to handle occurs at two locations: the diaphragm and the aperture port.In order to fully obtain this bass reflex effect according to the basic settings, the mutual dependence conditions of these two resonant systems must be met. The optimum conditions for the system must be set extremely critically while taking into consideration the
Although various studies have been made as shown in Japanese Utility Model No. 670 and Japanese Utility Model Publication No. 54-35068, the difficulty in design has not been essentially solved by any of them.

また、最適設計がなされるか否かにかかわらす、低域再
生特性を向上させるためには、やはりキャビネットか大
形化してしまっていた。
In addition, regardless of whether an optimal design is achieved or not, the size of the cabinet has to be increased in order to improve the low-frequency reproduction characteristics.

また、バスレフ形スピーカシステムの基本設定からポー
ト共振系の共振周波数f を意図的に低p くしたものもある。しかし、ここでもキャビネットを小
形化しようとすると、ポート共振系が音響放射に寄与し
なくなるという致命的な欠点があった。
There are also bass reflex type speaker systems in which the resonant frequency f of the port resonance system is intentionally lowered from the basic settings. However, even here, when trying to downsize the cabinet, there was a fatal drawback in that the port resonance system no longer contributed to acoustic radiation.

従って、上記いずれの従来技術によっても、ある程度以
上の低音再生能力を得ようとすると、キャビネットが大
形化することは避けられなかった。
Therefore, with any of the above-mentioned conventional techniques, it was inevitable that the cabinet would become larger in order to obtain a certain level of bass reproduction ability.

その結果、ホール、室内、自動車内など各種の用途にお
いてキャビネットが適宜の容積で、しがち、低域再生特
性の優れた音響装置を適用するのが困難であった。
As a result, the cabinet tends to have an appropriate volume in various applications such as halls, indoors, and automobiles, making it difficult to apply acoustic devices with excellent low-frequency reproduction characteristics.

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、音
響装置を構成するキャビネットなどの容積と低域再生特
性を適宜かつ無関係に設定することかでき、しかも、振
動器と共鳴器の相互依存条件を排除あるいは低減させる
ことができる音響装置を提供することを目的とする。
This invention has been made in view of the above problems, and allows the volume and low-frequency reproduction characteristics of the cabinet constituting the acoustic device to be appropriately and independently set, and furthermore, it is possible to set the volume of the cabinet constituting the acoustic device and the low-frequency reproduction characteristics appropriately and independently. It is an object of the present invention to provide an audio device that can eliminate or reduce dependent conditions.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る音響装置は、共鳴による音響を放射する
ための共鳴放射部を有する共鳴器と、この共鳴器に配設
される振動器と、この振動器を駆動する振動器駆動手段
とを備える。そして、この振動器は音響を直接に放射す
るための直接放射部と、共鳴器を駆動するための共鳴器
駆動部とを含んで構成される振動体を有し、振動器駆動
手段は振動器に固有の内部インピーダンスを等価的に低
減あるいは無効化するように駆動状態を制御する駆動制
御手段を有していることを特徴とする。
An acoustic device according to the present invention includes a resonator having a resonance radiation section for radiating sound due to resonance, a vibrator disposed in the resonator, and a vibrator driving means for driving the vibrator. . The vibrator has a vibrating body including a direct radiating part for directly radiating sound and a resonator driving part for driving the resonator, and the vibrator driving means is the vibrator. The present invention is characterized in that it has a drive control means that controls the drive state so as to equivalently reduce or nullify the internal impedance inherent in the drive.

〔作用〕[Effect]

上記の構成によれば、共鳴器は振動体の共鳴器駆動部に
よって駆動され、従って振動体の直接放射部からは音響
が直接に放射され、かつ共鳴器の共鳴放射部からは共鳴
による音響が放射される。
According to the above configuration, the resonator is driven by the resonator driving part of the vibrating body, and therefore, sound is directly radiated from the direct radiation part of the vibrating body, and sound due to resonance is emitted from the resonance radiation part of the resonator. radiated.

ここで、振動器は固有の内部インピーダンスを有してい
るが、これは振動器駆動手段における駆動制御手段の働
きによって見掛は上で小さくされる(望ましくは無効化
される)。
Here, the vibrator has an inherent internal impedance, which is apparently reduced (preferably nullified) by the action of the drive control means in the vibrator drive means.

このため、振動器は電気的な駆動信号入力にのみ応動す
る要素となり、実質的に共振系ではなくなり、また同時
に共鳴器の容積は振動器の低域再生能力を左右する要因
ではなくなるので、キャビネットを小形化したときにも
、過渡応答による歪みなどを含まない低音再生を振動器
側で実現できる。また、共鳴器の共鳴周波数近傍でのQ
値は十分に大きな値とすることができるので、十分な音
圧の重低音再生を実現できる。しかも、このQ値は共鳴
放射部(開口ポート)の等価抵抗により設定でき、かつ
共鳴周波数は共鳴放射部(ポート)の等価質量を調整す
ることにより設定でき、共鳴器の容積の大小は低域再生
能力を支配する要素でなくなる。
For this reason, the vibrator becomes an element that responds only to electrical drive signal input, and is no longer a resonant system.At the same time, the volume of the resonator is no longer a factor that affects the low frequency reproduction ability of the vibrator, so the cabinet Even when miniaturized, bass reproduction without distortion due to transient response can be achieved on the vibrator side. Also, Q near the resonant frequency of the resonator
Since the value can be set to a sufficiently large value, deep bass reproduction with sufficient sound pressure can be realized. Furthermore, this Q value can be set by the equivalent resistance of the resonant radiator (open port), the resonant frequency can be set by adjusting the equivalent mass of the resonant radiator (port), and the volume of the resonator can be adjusted to It ceases to be a factor that controls regeneration ability.

更に、機械的あるいは電気的等価回路において示される
ように、振動器による振動系と共鳴器による共振系を、
より独立して(望ましくは完全に独立して)取り扱うこ
とが可能になるので、両者間の設計上の相互依存条件を
少なくする(望ましくは相互依存条件をなくす)ことが
でき、かっこのようにしても何らの支障も生じないので
、設計か極めて容易になる。
Furthermore, as shown in mechanical or electrical equivalent circuits, a vibration system using a vibrator and a resonance system using a resonator are
Since they can be treated more independently (preferably completely independently), the design interdependencies between the two can be reduced (preferably eliminated), and as shown in parentheses. However, since there is no problem with this, the design becomes extremely easy.

以上のことから、小形化と重低音再生を同時に実現する
ことができ、しかも容易に設計することか可能となる。
From the above, it is possible to simultaneously achieve miniaturization and deep bass reproduction, and it is also possible to design it easily.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付の第1図ないし第28図を参照して、この発
明の詳細な説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 1 to 28. In addition, in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

第1図は、この発明の一実施例の基本的構成を示してい
る。同図(a)のように、この実施例では共鳴器として
、共鳴放射部をなす開口ポート11およびネック12を
有するヘルムホルツ共鳴器10を用いている。このヘル
ムホルツ共鳴器10においては、閉じられた空胴と、開
口ポート11およびネック12による短い管とによって
空気の共鳴現象か生じる。そして、この共鳴周波数とし
て求められる。ここで、 C:音速 S:開口ポート]1の断面積 、lll:開口ポート11のネック12の長さ■=ヘル
ムホルツ共鳴器]0の空胴の体積である。
FIG. 1 shows the basic configuration of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2A, in this embodiment, a Helmholtz resonator 10 having an open port 11 and a neck 12 forming a resonance radiation section is used as the resonator. In this Helmholtz resonator 10, air resonance occurs due to the closed cavity and the short tube with the open port 11 and neck 12. Then, it is determined as this resonance frequency. Here, C: the speed of sound S: the cross-sectional area of the open port]1, lll: the length of the neck 12 of the open port 11, ■=the volume of the cavity of the Helmholtz resonator]0.

この実施例の音響装置では、これに振動板21および変
換器22からなる振動器20を取り付けている。そして
、この変換器22は振動器駆動装置30に接続され、こ
れは出力インピーダンス中に等価的に負性インピーダン
ス成分(−Z。)を発生させる負性インピーダンス発生
部31を具備している。
In the acoustic device of this embodiment, a vibrator 20 consisting of a diaphragm 21 and a transducer 22 is attached. This converter 22 is connected to a vibrator driving device 30, which includes a negative impedance generating section 31 that generates an equivalent negative impedance component (-Z.) in the output impedance.

この音響装置の電気的等価回路の構成は、第1図(b)
のようになっている。ここで、並列共振回路Z、は振動
器20の等価モーショナルインピーダンスによるもので
あり、r は振動系の等価抵抗を示し、S は振動系の
等価スチフネスを示し、m は振動系の等価質量を示し
ている。また、直列共振回路Z2は開口ポート11を含
むヘルムホルツ共鳴器]0の等価モーショナルインピー
ダンスによるものであり、r は共振器の空胴の等価抵
抗を示し、S は空胴の等価スチフネスを示し、rρは
開口ポートの等価抵抗を示し、mρは開口ポートの等価
質量を示している。また、図中のAは力係数であり、例
えば振動器が動電形直接放射スピーカであるときには、
Bを磁気ギャップ中の磁束密度、ρをボイスコイル導体
の長さとすると、A=BJ7となる。さらに、図中のZ
 は変■ 換器22の内部インピーダンスであり、例えば振動器が
動電形直接放射スピーカであるときには、主としてホイ
スコイルの直流抵抗となり、わずかなからインダクタン
スを含んでいる。
The configuration of the electrical equivalent circuit of this audio device is shown in Figure 1(b).
It looks like this. Here, the parallel resonant circuit Z is due to the equivalent motional impedance of the vibrator 20, r represents the equivalent resistance of the vibration system, S represents the equivalent stiffness of the vibration system, and m represents the equivalent mass of the vibration system. It shows. Moreover, the series resonant circuit Z2 is based on the equivalent motional impedance of the Helmholtz resonator]0 including the open port 11, r represents the equivalent resistance of the cavity of the resonator, S represents the equivalent stiffness of the cavity, rρ indicates the equivalent resistance of the open port, and mρ indicates the equivalent mass of the open port. In addition, A in the figure is a force coefficient. For example, when the vibrator is an electrodynamic direct radiation speaker,
If B is the magnetic flux density in the magnetic gap and ρ is the length of the voice coil conductor, then A=BJ7. Furthermore, Z in the figure
is the internal impedance of the converter 22, and for example, when the vibrator is an electrodynamic direct radiation speaker, it is mainly the DC resistance of the whirlpool coil and includes a small amount of inductance.

次に、第1図に示す構成の音響装置の作用を簡単に説明
する。
Next, the operation of the acoustic device having the configuration shown in FIG. 1 will be briefly explained.

負性インピーダンス駆動機能を有する振動器駆動装置3
0から、振動器20の変換器22に駆動信号か与えられ
ると、変換器22はこれを電気機械変換し、振動板21
を前後(図中の左右)に往復駆動しこれを機械音響変換
する。ここで、振動器駆動装置30は負性インピーダン
ス駆動機能を有しているが故に、変換器22に固有の内
部インピーダンスは実効的に減少化(理想的には無効化
)されている。従って、変換器22は振動器駆動装置3
0からの駆動信号に忠実に応答して振動板21を駆動し
、かつヘルムホルツ共鳴器10に対して独立的に駆動エ
ネルギーを与える。このとき、振動板21の前面側(図
中の左面側)は音響を直接に外部に放射するための直接
放射部をなしており、振動板21の後面側(図中の右面
側)はへルムホルツ共鳴器10を駆動するための共鳴器
駆動部をなしている。
Vibrator drive device 3 with negative impedance drive function
0, when a drive signal is given to the transducer 22 of the vibrator 20, the transducer 22 converts it electromechanically, and
is reciprocated back and forth (left and right in the figure), and this is converted into mechanical sound. Here, since the vibrator drive device 30 has a negative impedance drive function, the internal impedance specific to the converter 22 is effectively reduced (ideally, nullified). Therefore, the transducer 22 is connected to the vibrator drive device 3.
The diaphragm 21 is driven in faithful response to the drive signal from 0, and drive energy is independently given to the Helmholtz resonator 10. At this time, the front side of the diaphragm 21 (the left side in the figure) forms a direct radiating part for directly radiating sound to the outside, and the rear side of the diaphragm 21 (the right side in the figure) It constitutes a resonator driving section for driving the Lumholtz resonator 10.

このため、図中に矢印aで示すように振動板21から音
響が直接放射されると共に、ヘルムホルツ共鳴器10中
の空気が共鳴させられて、共鳴放射部から十分な音圧の
重低音響が共鳴放射される。そして、ヘルムホルツ共鳴
器10における開口ポート11およびネック12内の空
気等価質量の調整により、この共鳴周波数f を振動器
20p の再生周波数帯域より低く設定し、かつ、開口ポーl−
11およびネック12の等価抵抗の調整によるQ値の適
正レベルへの設定により、開口ポート11から適切なレ
ベルの音圧が得られることを条件として、例えば第2図
のような音圧の周波数特性を得ることかできる。
Therefore, as shown by arrow a in the figure, sound is directly radiated from the diaphragm 21, and the air in the Helmholtz resonator 10 is resonated, so that deep and low sound with sufficient sound pressure is emitted from the resonance radiating section. Resonantly radiated. Then, by adjusting the air equivalent mass in the open port 11 and neck 12 in the Helmholtz resonator 10, this resonance frequency f is set lower than the reproduction frequency band of the vibrator 20p, and the open port l-
11 and neck 12 to an appropriate level by adjusting the equivalent resistance of the neck 12 to obtain an appropriate level of sound pressure from the opening port 11. For example, the frequency characteristic of the sound pressure as shown in FIG. Can you get it?

以下、この事情を第3図および第4図の等価回路で説明
する。
This situation will be explained below using equivalent circuits shown in FIGS. 3 and 4.

第3図は第1図(b)をより簡素にした電気的等価回路
である。言い換えれば、共鳴器]0の空胴の等価抵抗r
 と、開口用−ト11およびネ・ソり12の等価抵抗r
ρは十分に小さく、従ってその逆数分は極めて大きいの
で、これらを無視した等価回略図である。第3図におい
て、■は回路を流れる電流とし、■ およびI2はそれ
ぞれ並列共振回路Z および直列共振回路Z2を流れる
電流であるとすると、2  =2 −2oとしたときv に、次の(2)〜(4)式が成り立つ。
FIG. 3 is an electrical equivalent circuit that is simpler than FIG. 1(b). In other words, the equivalent resistance r of the cavity of the resonator]0
and the equivalent resistance r of the opening plate 11 and the screw plate 12
Since ρ is sufficiently small and its reciprocal is extremely large, this is an equivalent circuit diagram that ignores these. In FIG. 3, ■ is the current flowing through the circuit, and ■ and I2 are the currents flowing through the parallel resonant circuit Z and series resonant circuit Z2, respectively. When 2 = 2 - 2o, v has the following (2 ) to (4) hold true.

Ev−Eo・(Zl・Z2/(Z1+22))/ [’
(Z  −Z  / (Z  +z  ) l +Z3
 ]  ・・ (2)11−Eo・ (Z2/(Z1+
Z2))/[fz  −z /(z  +z )l+z
3]  ・ (3)■2=Eo・(Z1/(Z1+22
))/Hz  −z  /(z  十z  )l+z3
]  ・・・(4)ここで、(3)、(4)式を簡単に
するために、Z =Z −Z2/(Z1+22)とする
と、上記の(3)式は I、 =Eo/ (Z、  (]+Z3/Z4) l 
      ・(5)となり、(4)式は ■2−Eo/(Z2 (]+Z3/Z4))     
 ・・・(6)となる。
Ev-Eo・(Zl・Z2/(Z1+22))/['
(Z −Z / (Z +z) l +Z3
] ... (2) 11-Eo・ (Z2/(Z1+
Z2))/[fz −z /(z +z)l+z
3] ・ (3)■2=Eo・(Z1/(Z1+22
)) /Hz −z /(z 10z )l+z3
]...(4) Here, in order to simplify equations (3) and (4), if we set Z = Z - Z2/(Z1+22), the above equation (3) becomes I, = Eo/ ( Z, (]+Z3/Z4) l
・(5) becomes, and formula (4) becomes ■2-Eo/(Z2 (]+Z3/Z4))
...(6).

この(5)、(6)式より、次の2点が理解できる。第
1は、Z3の値がゼロに近づけば、それだけ振動器側の
並列共振回路Z1および共鳴器側の直列共振回路Z2は
、共に交流的には短絡された状態に近づくことである。
The following two points can be understood from these equations (5) and (6). First, as the value of Z3 approaches zero, the parallel resonant circuit Z1 on the vibrator side and the series resonant circuit Z2 on the resonator side both approach a short-circuited state in terms of alternating current.

第2は、並列共振回路Zjと直列共振回路Z2が、Z3
−Zv−Z。
The second is that the parallel resonant circuit Zj and the series resonant circuit Z2 are
-Zv-Z.

を介して互いに影響を及はし合う関係にあり、このZ3
の値がゼロに近づけば、それだけ並列共振回路Z と直
列共振回路Z2は独立性を強めることである。そして、
理想的には、 z   =z  −zo=。
There is a relationship in which they influence each other through
The closer the value of is to zero, the more independent the parallel resonant circuit Z and the series resonant circuit Z2 become. and,
Ideally, z = z − zo =.

v と仮定すると、式(5)、(6)はそれぞれrl = 
 Eo/z1          ・、(7)I   
−E。/ Z 2           ・・(8)一
  23 − となり、並列共振回路Z1および直列共振回路Z2はそ
れぞれ共に交流的に七ロインピーダンスで短絡され、か
つ全く独立した共振系とみなすことができる。
Assuming that v, equations (5) and (6) are respectively rl =
Eo/z1 ・, (7) I
-E. / Z 2 ... (8) - 23 -, and the parallel resonant circuit Z1 and the series resonant circuit Z2 are both short-circuited with an AC impedance of 7, and can be regarded as completely independent resonant systems.

第4図に、Zo−−Zvとしたとぎ、すなわち、z  
=Z  −Zoとしたときの第3図の等価回路v を示す。
In FIG.
The equivalent circuit v of FIG. 3 when =Z −Zo is shown.

まず、振動器20による共振系について、より厳密に考
察してみると、等価モーションナルインピーダンスによ
る並列共振回路Z1は、両端か交流的に七ロインピーダ
ンスで短絡されている。従って、この並列共振回路Z]
は、実質的には、もはや共振回路ではなくなっている。
First, when considering the resonant system by the vibrator 20 more strictly, the parallel resonant circuit Z1 based on the equivalent motional impedance is short-circuited at both ends with an alternating current impedance. Therefore, this parallel resonant circuit Z]
is, in effect, no longer a resonant circuit.

すなわち、振動器20は駆動信号入力に対してリアルタ
イムで線形応答し、全く過渡応答することなく、電気信
号(駆動信号)を忠実に音響変換することになる。
That is, the vibrator 20 linearly responds in real time to the drive signal input, and faithfully converts the electric signal (drive signal) into sound without any transient response.

また、この振動器20にあっては、単にヘルムホルツ共
鳴器10に振動器20を取付けた状態で有していた最低
共振周波数f という概念かもはやなくなっている。こ
の振動器20の並列共振回路Zlは、その両端を七ロイ
ンピーダンスで交流的に短絡されているのであるから当
然である。(以後、振動器20の最低共振周波数f 相
当値と言う場合には、実質的には無効化されてしまった
上記概念を仮に呼ぶにすぎない。)さらに、振動器20
とへルムホルツ共鳴器10は互いに無関係であり、しか
も、振動器20と開口ポート11も無関係であり、この
ためへルムホルツ共鳴器10の容積の大小や開口ポート
11の内径の大小やネック12の長さなどとは全く無関
係に(ポート共振系の等価モーショナルインピーダンス
とは全く無関係に)機能する。
Furthermore, with this vibrator 20, the concept of the lowest resonant frequency f that was simply present when the vibrator 20 was attached to the Helmholtz resonator 10 no longer exists. This is natural since both ends of the parallel resonant circuit Zl of the vibrator 20 are short-circuited in an alternating current manner with a seven-wire impedance. (Hereinafter, when we refer to the value equivalent to the lowest resonant frequency f of the vibrator 20, we are only temporarily referring to the above concept that has been essentially invalidated.)Furthermore, the vibrator 20
The Helmholtz resonator 10 and the Helmholtz resonator 10 are unrelated to each other, and the vibrator 20 and the open port 11 are also unrelated. It functions completely unrelated to the current (totally unrelated to the equivalent motional impedance of the port resonance system).

また、並列共振回路Z と直列共振回路Z2は、■ 共振系として互いに無関係に独立して並存している。従
って、システムを小形化するためにヘルムホルツ共鳴器
10を小容積に設計したときにも、また後述のようにポ
ート共振系のQ値を下げるために開口ボート11および
ネック12を細長く設計したときにも、ユニット振動系
の設計は何ら影響されず、その最低共振周波数f 相当
値なとも全く影響されない。このため、相互依存条件に
とられれない容易な設計か可能になる。
Furthermore, the parallel resonant circuit Z and the series resonant circuit Z2 coexist independently and independently of each other as a resonant system. Therefore, when the Helmholtz resonator 10 is designed to have a small volume in order to downsize the system, or when the aperture boat 11 and the neck 12 are designed to be elongated in order to lower the Q value of the port resonance system as described later. However, the design of the unit vibration system is not affected in any way, and the value equivalent to its lowest resonance frequency f is not affected at all. This allows easy design that does not depend on interdependent conditions.

別の見方をすれば、このユニット振動系は実効的には共
振系でなくなっているので、駆動信号人力がゼロボルト
ならば、振動板21は実質的には共鳴器10の壁の一部
になってしまう。その結果、ポート共振系を考える際に
は、振動板21の存在を無視することができる。
From another perspective, this unit vibration system is effectively no longer a resonant system, so if the drive signal power is zero volts, the diaphragm 21 effectively becomes part of the wall of the resonator 10. It ends up. As a result, the existence of the diaphragm 21 can be ignored when considering the port resonance system.

さらに別の見方をすれば、この発明の音響装置では、共
振系はポート共振系のみとなり、従来の密閉形と同様の
単峰特性を呈することになるといえる。
From another perspective, it can be said that in the acoustic device of the present invention, the resonance system is only the port resonance system, and it exhibits the same single-peak characteristics as the conventional closed type.

また、並列共振系において、 (負荷抵抗)/(共振インピーダンス)として表される
Q値は、並列共振回路Z1についではゼロになる。
Further, in the parallel resonant system, the Q value expressed as (load resistance)/(resonant impedance) becomes zero for the parallel resonant circuit Z1.

ユニット振動系でQ=0になることについては、その他
にもいくつかの意味がある。
Q=0 in a unit vibration system has several other meanings.

第1は、等価的に並列共振回路z1をなす振動器20が
、入力電圧E と並列共振回路Z1の抵■ 抗分A/r  で決定されるE  /(A2/r  )
Ov                 Oなる電流源
で駆動されるスピーカになることである。電気的にみて
電流駆動領域にあるということは、機械的には速度駆動
領域にあるということであり、このスピーカの最低共振
周波数f 相当値近傍の音波の周波数特性は、6dB1
0ctとなる。
First, the vibrator 20, which equivalently forms a parallel resonant circuit z1, has an input voltage E and a resistance A/r of the parallel resonant circuit Z1.
The speaker is driven by a current source called OvO. Electrically speaking, being in the current drive region means mechanically being in the speed drive region, and the frequency characteristics of sound waves near the lowest resonance frequency f of this speaker are 6 dB1.
It becomes 0ct.

これに対して、通常の電圧駆動状態の特性は、12 d
B/ octとなる。
On the other hand, the characteristics of the normal voltage drive state are 12 d
B/oct.

第2に、振動板21は完全な制動状態になることである
。すなわち、振動板21を駆動したことによる反作用に
対しては、駆動電流が増減することにより、この反作用
に対抗すべく制御がなされる。従って、例えば振動板2
1に外力か加わった場合でも、その瞬間にこの外力と均
衡する状態まで逆駆動力が働く (アクティブサーボ)
Second, the diaphragm 21 is fully damped. That is, control is performed to counteract the reaction caused by driving the diaphragm 21 by increasing or decreasing the drive current. Therefore, for example, the diaphragm 2
Even if an external force is applied to 1, a reverse driving force is applied at that moment until it is balanced with this external force (active servo)
.

次に、上記の第4図を参照して、ヘルムホルツ共鳴器1
0.開口ポート11およびネック12による共振系につ
いて検討する。
Next, referring to FIG. 4 above, the Helmholtz resonator 1
0. A resonance system using the open port 11 and the neck 12 will be considered.

同図に示すように、この直列共振回路Z2についても、
両端は交流的にゼロΩで短絡されている。
As shown in the figure, regarding this series resonant circuit Z2,
Both ends are short-circuited with zero Ω in AC.

=   27 − しかし、この場合は前述した並列共振回路Z1の場合と
異なり、共振系としての意味は何ら失なわれない。逆に
、共振系としてのQ値が極めて太きく(理想状態に近け
ればQ峙■)なるという効果が生じる。また、このヘル
ムホルツ共鳴器10、開口ポート11およびネック12
による仮想音響源(スピーカ)の駆動は、実際には振動
板21の変位(振動)によってなされるものではあるが
、第4図の等価回路としては振動器20とは全く並列的
に、駆動源E から駆動エネルギーが供給さ■ れているものと考えられる。このため、共鳴周波数と共
振Q値を共鳴器側で独自に設定することにより、小形で
ありながら十分な音圧の重低音再生が可能になる。
= 27 - However, in this case, unlike the case of the parallel resonant circuit Z1 described above, the meaning as a resonant system is not lost at all. On the contrary, there is an effect that the Q value as a resonant system becomes extremely large (if it is close to the ideal state, the Q value becomes ■). In addition, this Helmholtz resonator 10, the opening port 11 and the neck 12
Although the virtual sound source (speaker) is actually driven by the displacement (vibration) of the diaphragm 21, the equivalent circuit in FIG. It is thought that driving energy is supplied from E. Therefore, by independently setting the resonant frequency and the resonant Q value on the resonator side, it is possible to reproduce deep bass with sufficient sound pressure despite the small size.

なお、このポート共振系の直列共振回路Z2についても
、ユニット振動系の並列共振回路Z1とは全く独立して
存在している。従って、振動器20の設計仕様によって
ヘルムホルツ共鳴器10や開口ポート11の設計仕様が
影響されることはないので、相互依存条件を排除した容
易な設計が可能になる。
The series resonant circuit Z2 of the port resonance system also exists completely independently of the parallel resonant circuit Z1 of the unit vibration system. Therefore, the design specifications of the Helmholtz resonator 10 and the aperture port 11 are not affected by the design specifications of the vibrator 20, making it possible to easily design them without interdependent conditions.

この仮想スピーカ(ヘルムホルツ共鳴器10による音響
源)については、まず前述の(7)。
Regarding this virtual speaker (acoustic source by the Helmholtz resonator 10), first, refer to (7) above.

(8)式より、変換器22に流れる電流■は、I=11
+12゜ =、(1/Z  +1/Z2)Eo  −19)となる
。また、(8)式より、開口ポート11の共鳴周波数f
 付近(ポート共振系かへルムホルp ツ共鳴をしている状態)においては、Z2→0になり(
但し、実際には抵抗分によりダンプされている)、従っ
て微小な振幅の電圧によっても電流工、は充分に流れる
From equation (8), the current ■ flowing through the converter 22 is I=11
+12°=, (1/Z +1/Z2)Eo -19). Also, from equation (8), the resonance frequency f of the open port 11
In the vicinity (state of port resonance system or Helmholt resonance), Z2 → 0 (
However, the current is actually damped by the resistance component), so the current flows sufficiently even with a voltage of minute amplitude.

一方、振動板21の最低共振周波数f。相当値は開口ポ
ート11の共鳴周波数f。、より高いから、共鳴周波数
f 付近においてはZlの値は十分にp 大きくなってい゛る。このため、(9)式はI=11+
I2峙■2 となり、変換器22に流れる電流の大部分は、ポート共
振系(仮想スピーカ)の駆動のために寄与していること
になる。また、ポート共振系は小振幅電圧(大電流)で
駆動されているため、これと並列な変換器22も小振幅
電圧で駆動されることになり、従って振動板21は小振
幅動作となっていることがわかる。ここにおいて、振動
板21か小振幅動作であることから、ダイナミック・コ
ーン・スピーカなどの大振幅動作にありかちな非線形な
歪を、特に重低音域においてなくすことができる効果か
ある。
On the other hand, the lowest resonant frequency f of the diaphragm 21. The equivalent value is the resonance frequency f of the open port 11. , the value of Zl is sufficiently large near the resonant frequency f. Therefore, equation (9) is I=11+
I2 vs. ■2, and most of the current flowing through the converter 22 contributes to driving the port resonance system (virtual speaker). Furthermore, since the port resonance system is driven with a small amplitude voltage (large current), the converter 22 in parallel with it is also driven with a small amplitude voltage, and therefore the diaphragm 21 operates with a small amplitude. I know that there is. Here, since the diaphragm 21 operates with a small amplitude, it has the effect of eliminating nonlinear distortion, which is common in large amplitude operations such as dynamic cone speakers, especially in the deep bass range.

次に、直列共振回路Z2の共振のQ値については、前述
したように並列共振回路Z1とは異なり直列共振系であ
るため、第4図の等価回路ではQ値は無限大になる。こ
の場合、第1図の等価回路に基ついて共振のQ値を正確
に算出すると1/2 Q−(m  S  )    /(r  +rΩ)Ω 
CC となるが通常r  、rΩは極めて小さく、これをゼロ
とみなせば、やはり同様の結果となる。従って、このQ
値を適当な値に設定することにより、十分な音圧をこの
仮想スピーカで得ることができる。
Next, regarding the Q value of the resonance of the series resonant circuit Z2, unlike the parallel resonant circuit Z1, as described above, it is a series resonant system, so the Q value becomes infinite in the equivalent circuit shown in FIG. In this case, if the Q value of resonance is accurately calculated based on the equivalent circuit in Figure 1, it will be 1/2 Q-(m S ) /(r + rΩ)Ω
CC, but normally r and rΩ are extremely small, and if these are regarded as zero, the same result will be obtained. Therefore, this Q
By setting the value to an appropriate value, sufficient sound pressure can be obtained with this virtual speaker.

このヘルムホルツ共鳴器10によるQ値については、ス
ピーカユニットのQ値に比べて一般的に制御しやすく、
必要に応じて低下させることができる。例えば、ヘルム
ホルツ共鳴器10を小形化する場合、開口ポート11の
共振系の共鳴周波数1/2 f  =c(S/ΩV)  /2π p において、開口ポートの断面積Sを小さくし、あるいは
ネックの長さΩを大きくすることにより実現される。こ
のことは、この発明の音響装置では、小形化してかつ重
低音再生しようと設定すること自体が、Q値を適度に下
げる要素となることを意味するのである。すなわち、開
口ポート11を細長くすることは、空気摩擦による機械
抵抗(音響抵抗)を大きくすることであり、従って、第
1図(b)の等価回路においてA  / r nを小さ
くすることになるので、ヘルムホルツ共鳴器10および
開口ポート11側の直列共振回路Z2のQ値は低下し、
結果として適度にダンピング特性が向上する。この点は
、従来のバスレフ形スピーカシステムにおいて意図的に
開口ポートの共振周波数を下げたとき、小形化すると共
振系としてのQ値が極度に小さくなり、ついにはポート
としての音響放射能力が失われてしまっていたことと比
較すると、極めて好対照といえる。
The Q value of this Helmholtz resonator 10 is generally easier to control than the Q value of the speaker unit.
It can be lowered if necessary. For example, when downsizing the Helmholtz resonator 10, at the resonant frequency 1/2 f = c (S/ΩV) /2π p of the resonant system of the open port 11, the cross-sectional area S of the open port may be reduced, or the neck This is achieved by increasing the length Ω. This means that in the audio device of the present invention, the fact that it is made smaller and is set to reproduce deep bass sounds is itself a factor in appropriately lowering the Q value. In other words, making the opening port 11 elongated increases the mechanical resistance (acoustic resistance) due to air friction, and therefore reduces A / r n in the equivalent circuit of Fig. 1(b). , the Q value of the series resonant circuit Z2 on the side of the Helmholtz resonator 10 and the open port 11 decreases,
As a result, damping characteristics are moderately improved. The point is that when the resonant frequency of the aperture port is intentionally lowered in a conventional bass reflex speaker system, the Q value of the resonant system becomes extremely small as the size is reduced, and the acoustic radiation ability of the port is eventually lost. This is a very good contrast compared to what had happened before.

また、その他に、ヘルムホルツ共鳴器10内に吸音材な
どを入れることによってA2/r を小さくし、Q値を
所望に制御することもできる。そして、ここにおいて重
要なことは、共鳴器(キャビネット)の小形化という条
件の下で、上記のようにポート共振系のQ値を制御して
も、ユニット振動系には何ら影響が及ばないことである
In addition, it is also possible to reduce A2/r by inserting a sound absorbing material or the like into the Helmholtz resonator 10 to control the Q value as desired. What is important here is that under the condition of downsizing the resonator (cabinet), controlling the Q value of the port resonance system as described above will not have any effect on the unit vibration system. It is.

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、第
2図に示すような音圧の周波数特性を容易に、しかも小
形化された装置(キャビネット)て実現することができ
る。ここで、並列共振回路Z1で表現されるユニット振
動系の最低共振周波数f 相当値付近では、そのQ値は
ゼロ近傍であって、ポート共振系の共鳴周波数f 近傍
では、p 直列共振回路z2のQ値は自在に設定できる。この場合
、装置全体としては共振系はポート共振系のみとなり、
従来の密閉形と同じく単峰特性になる。そして重要なこ
とは、ユニット振動系の設計とポート共振系の設計は独
立的に行なえることである。これにより、開口ポートは
振動器によって駆動されながら、これとは独立に作用す
る仮想スピーカとなる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the frequency characteristics of sound pressure as shown in FIG. 2 can be easily realized with a compact device (cabinet). Here, near the lowest resonant frequency f of the unit vibration system expressed by the parallel resonant circuit Z1, its Q value is near zero, and near the resonant frequency f of the port resonant system, p of the series resonant circuit z2. The Q value can be set freely. In this case, the only resonant system in the device as a whole is the port resonant system,
Same as the conventional closed type, it has single peak characteristics. What is important is that the design of the unit vibration system and the design of the port resonance system can be performed independently. Thereby, the aperture port becomes a virtual speaker that is driven by the vibrator but acts independently of it.

この仮想スピーカは、開口ポート径に相当する小口径で
実現されるにもかかわらず、その低音再生能力から見る
と現実のスピーカとしては極めて大口径のものに該当し
、寸法効率あるいは音源集中化には極めて大きい効果を
奏する。当然、実際のスピーカを使わなくて済むから、
その意味でのコスト効率も極めて大きい。また、この仮
想スピーカには現実の振動板は存在せず、空気のみで構
成される仮想振動板であり、極めて理想的なものといえ
る。
Although this virtual speaker is realized with a small diameter corresponding to the aperture port diameter, its bass reproduction ability corresponds to an extremely large diameter speaker as a real speaker, and it is difficult to achieve dimensional efficiency or sound source concentration. has an extremely large effect. Of course, since you don't have to use actual speakers,
In that sense, cost efficiency is also extremely high. Furthermore, this virtual speaker does not have a real diaphragm, but is a virtual diaphragm made only of air, and can be said to be extremely ideal.

なお、以上の基本構成の説明では、理想的状態として Z3−Zv−Zo=0 と仮定して説明したが、本質的には 0≦Z3〈Zv とすることでこの発明の効果が充分に得られる。In addition, in the above explanation of the basic configuration, the ideal state is Z3-Zv-Zo=0 Although the explanation was made assuming that 0≦Z3〈Zv By doing so, the effects of the present invention can be fully obtained.

なぜなら、ポート共振系の共振のQ値は、Z3の値が減
少するに従って増加するし、また、ユニット振動系とポ
ート共振系の相関関係は、Z3の値が減少するに従って
減少するからである。従って、例えば動電形直接放射ス
ピーカにおいて、ボイスコイルの内部抵抗値が8Ωであ
るときには、−4Ωの等価負性抵抗を生成して見掛は上
は抵抗値を4Ωとすることで、開口ポート11が形成す
る仮想スピーカからは十分に満足できる低音再生を実現
できる。
This is because the resonance Q value of the port resonance system increases as the value of Z3 decreases, and the correlation between the unit vibration system and the port resonance system decreases as the value of Z3 decreases. Therefore, for example, in an electrodynamic direct radiation speaker, if the internal resistance value of the voice coil is 8Ω, by creating an equivalent negative resistance of -4Ω and making the apparent resistance value 4Ω, the open port From the virtual speaker formed by 11, it is possible to realize sufficiently satisfactory bass reproduction.

また、負性インピーダンスを大きくし過ぎることにより
、Z −Z −Zoの値を負にするようv なことは好ましくない。なぜなら、Z3が負になると回
路は負荷を含め全体として負性抵抗性となり、発振を生
じるからである。従って、内部インピーダンス2 の値
が動作中の発熱などで変化す■ るときには、これに応じて負性インピーダンスの値をあ
らかじめ余裕をもって設定しておくが、温度変化に応じ
て負性インピーダンスの値を変える(温度補償する)必
要かある。
Furthermore, it is not preferable to make the value of Z −Z −Zo negative by increasing the negative impedance too much. This is because when Z3 becomes negative, the entire circuit including the load becomes negatively resistive, causing oscillation. Therefore, if the value of internal impedance 2 changes due to heat generation during operation, etc., the negative impedance value should be set with some margin in advance, but the value of negative impedance should be set in advance according to temperature changes. Does it need to be changed (temperature compensated)?

次に、これまで第1図ないし第4図で説明した基本構成
において、適用可能な各種の態様を説明する。
Next, various aspects applicable to the basic configuration described above with reference to FIGS. 1 to 4 will be described.

まず、共鳴器については、第1図(a)のものに限られ
ない。例えば、空胴部の形状は球形に限らず直方体、立
方体等としてもよく、また、その容積についても特に限
定されることなく、かつユニット振動系とは独立に設計
できる。このため、小容積としてキャビネットを小形化
することができる。また、共鳴放射部をなす開口ポート
およびネックについても、断面形状なとは限定されず、
例えば音道は第1図(a)のように外部に突出する形態
でも良いし、また空胴内に収容する形態としてもよい。
First, the resonator is not limited to the one shown in FIG. 1(a). For example, the shape of the cavity is not limited to a sphere, but may be a rectangular parallelepiped, a cube, etc., and its volume is not particularly limited and can be designed independently of the unit vibration system. Therefore, the cabinet can be miniaturized with a small volume. In addition, the open port and neck that form the resonance radiation part are not limited to a cross-sectional shape,
For example, the sound path may protrude to the outside as shown in FIG. 1(a), or may be housed within the cavity.

さらに、特にネック12を設けず、単なる開口の存在の
みであってもよい。さらに開口は複数個に分散されてい
てもよい。さらに、共鳴周波数f は開口ポートの断面
積とネック長さp との相関関係の下で、適宜に設定してもよい。さらに、
開口ポートの断面積をネックの長さとの関係において適
宜設定できるので、ポートの開口を小さくすることによ
り低域用の仮想スピーカを小口径にでき、音源を集中さ
せて定位感を高めるようにしてもよい。
Furthermore, the neck 12 may not be provided, and only an opening may be present. Furthermore, the openings may be dispersed into a plurality of pieces. Furthermore, the resonance frequency f 1 may be set as appropriate based on the correlation between the cross-sectional area of the open port and the neck length p 2 . moreover,
Since the cross-sectional area of the opening port can be set appropriately in relation to the length of the neck, by making the opening of the port small, the virtual speaker for low frequencies can be made small in diameter, concentrating the sound source and improving the sense of localization. Good too.

振動器(電気音響変換器)については、第5図ないし第
12図に示すように、大別すると動電形、電磁形、圧電
形および静電形など各種の形のものを適用することがで
きる。
Regarding vibrators (electroacoustic transducers), as shown in Figures 5 to 12, various types can be applied, including electrodynamic types, electromagnetic types, piezoelectric types, and electrostatic types. can.

動電形スピーカ(ダイナミックスピーカ)の振動板の態
様は、第5図ないし第7図に示すように、コーン形、ド
ーム形、リボン形、全面駆動形およびバイルドライバ形
がある。コーン形ダイナミックスピーカは第5図に示す
ように、振動板として円錐形状のコーン101を有し、
このコーン101の円錐頂部近傍にはボイスコイル10
2が固定される。そして、このボイスコイル’1.02
は磁気回路103に形成された磁気ギャップ中に挿入さ
れている。なお、このコーン形ダイナミックスピーカで
は、非モーショナルインピーダンス成分は主に抵抗とし
て現れる。第6図に示すドーム形ダイナミックスピーカ
では、振動板がドーム104となっている点を除けば、
第5図のコーン形ダイナミックスピーカと基本的には同
一である。
As shown in FIGS. 5 to 7, the diaphragm of an electrodynamic speaker (dynamic speaker) has a cone shape, a dome shape, a ribbon shape, a full drive type, and a bail driver shape. As shown in FIG. 5, the cone-shaped dynamic speaker has a cone-shaped cone 101 as a diaphragm,
A voice coil 10 is located near the top of this cone 101.
2 is fixed. And this voice coil '1.02
is inserted into a magnetic gap formed in the magnetic circuit 103. Note that in this cone-shaped dynamic speaker, non-motional impedance components mainly appear as resistance. The dome-shaped dynamic speaker shown in FIG. 6 has the following features, except that the diaphragm is a dome 104.
It is basically the same as the cone-shaped dynamic speaker shown in FIG.

リボン形ダイナミックスピーカは、第7図のように、磁
気回路103の磁気ギャップ中にリボン振動板105を
配設して構成される。この形のものでは、駆動電流をリ
ボン]05の長手方向に流すことにより、前後(図面に
おいて上下)に振動して音波を発生させる。従って、リ
ボン105がボイスコイルと振動板を兼ねている。なお
、これについても非モーンヨナルインピーダンス成分は
主に抵抗として現れる。
The ribbon type dynamic speaker is constructed by disposing a ribbon diaphragm 105 in a magnetic gap of a magnetic circuit 103, as shown in FIG. In this type of ribbon, by passing a drive current in the longitudinal direction of the ribbon 05, it vibrates back and forth (up and down in the drawing) to generate sound waves. Therefore, the ribbon 105 serves both as a voice coil and as a diaphragm. Note that in this case as well, the non-monotonal impedance component mainly appears as resistance.

全面駆動形ダイナミックスピーカは、第8図のように、
音波を放射するための開孔103aを有する磁石板10
3,103を平行に配設し、この間にボイスコイル10
2付きの振動膜106を配設して構成される。ここで、
磁石板103は磁力線が振動板106とほぼ平行になる
ように着磁され、またボイスコイル102は振動膜10
6上に渦巻き状に固定されている。
As shown in Figure 8, the fully-driven dynamic speaker is
Magnet plate 10 having openings 103a for radiating sound waves
3,103 are arranged in parallel, and the voice coil 10 is placed between them.
It is constructed by disposing a vibrating membrane 106 with two diaphragms. here,
The magnet plate 103 is magnetized so that the lines of magnetic force are almost parallel to the diaphragm 106, and the voice coil 102 is magnetized so that the lines of magnetic force are almost parallel to the diaphragm 106.
6 is fixed in a spiral shape.

第9図に示すバイルドライバ形ダイナミックスピーカに
ついても、ホイスコイル]02は振動膜]06」−に配
設されている。すなわち、振動膜106は蛇腹状に構成
され、ここにボイスコイル]02かジグザグに固着され
ている。これによれば、ホイスコイル102に駆動電流
を流すことにより振動板106の蛇腹は交互に伸縮し、
音波か放射される。そして、このスピーカにおいても非
モーショナルインピーダンス成分は主に抵抗として現れ
る。
Also in the bail driver type dynamic speaker shown in FIG. 9, the whistle coil]02 is disposed on the diaphragm]06''. That is, the diaphragm 106 has a bellows-like configuration, and the voice coil 02 is fixed thereto in a zigzag manner. According to this, the bellows of the diaphragm 106 alternately expands and contracts by applying a driving current to the heis coil 102.
Sound waves or radiated. In this speaker as well, non-motional impedance components mainly appear as resistance.

電磁形スピーカとしては、第10図のようなものかある
。図示のように、振動自在に配設された振動板106は
磁性体を含んで構成され、この近傍にはコイル107を
巻回した鉄心108か設けられる。ここにおいて、コイ
ル1.07に駆動電流を流せば、鉄心108からの磁力
線により振動板106は振動させられ、図中の上下方向
に音波か放射される。なお、この形のスピーカにおいて
も、非モーショナルインピーダンス成分は主に抵抗とし
て現れる。
An example of an electromagnetic speaker is something like the one shown in Figure 10. As shown in the figure, a diaphragm 106 that is arranged to vibrate freely includes a magnetic material, and an iron core 108 around which a coil 107 is wound is provided in the vicinity of the diaphragm 106 . Here, when a driving current is passed through the coil 1.07, the diaphragm 106 is vibrated by the lines of magnetic force from the iron core 108, and sound waves are emitted in the vertical direction in the figure. Note that also in this type of speaker, the non-motional impedance component mainly appears as resistance.

圧電形スピーカとしては、第11図に示すようなものか
ある。図示のように、支持体110には電歪効果により
振動するバイモルフ111の両端が固定され、この中心
部には振動棒112が立設して固定される。そして、こ
の振動棒112の先端は支持体110に固着された振動
膜113の、はぼ中心部に当接している。このスピーカ
では、電歪効果によってバイモルフ111が屈曲し、こ
れによって中心部が上下に振動すると、これが振動棒1
12を伝わって振動膜113に伝えられる。
As a piezoelectric speaker, there is one shown in FIG. 11. As shown in the figure, both ends of a bimorph 111 that vibrates due to the electrostrictive effect are fixed to a support 110, and a vibrating rod 112 is erected and fixed at the center thereof. The tip of the vibrating rod 112 is in contact with the center of the vibrating membrane 113 fixed to the support 110. In this speaker, the bimorph 111 bends due to the electrostrictive effect, and when the center vibrates up and down, this causes the vibration rod 1 to bend.
12 and is transmitted to the vibrating membrane 113.

従って、駆動電流に応して振動膜113を振動させ、音
波を放射することができる。なお、このスピーカでは非
モーショナルインピーダンス成分は、主として静電容量
などとして現れる。
Therefore, the vibrating membrane 113 can be vibrated in accordance with the drive current, and sound waves can be emitted. Note that in this speaker, non-motional impedance components mainly appear as capacitance.

静電形スピーカとしては、第12図に示すようなものが
あり、一般には、同図(a)のものかシングルタイプコ
ンデンサ形と呼ばれ、同図(b)のものがプッシュプル
タイプコンデンサ形と呼ばれる。同図(a)において、
振動膜121はメツシュ状の電極122と近接して並設
され、これにバイアスEを重畳した入力信号が与えられ
る。従って、静電効果により振動膜]2]を振動させ、
音波を放射できる。このとき、振動膜121の振動によ
り変位電流のリアクションかあるので、これを利用して
負性インピーダンス(容量)を等価的に生成できる。同
図(b)については、振動膜121が2枚のメツシュ状
の電極]−22に挾まれている。動作原理については同
図(a)と同様であり、また非モーショナルインピーダ
ンス成分についても主に静電容量として現れる。
There are electrostatic type speakers as shown in Figure 12. In general, the type shown in Figure 12 (a) is called a single type capacitor type, and the type shown in Figure 12 (b) is called a push-pull type capacitor type. It is called. In the same figure (a),
The vibrating membrane 121 is arranged in close proximity to a mesh-like electrode 122, and an input signal on which a bias E is superimposed is applied. Therefore, the vibrating membrane [2] is vibrated due to the electrostatic effect,
Can emit sound waves. At this time, since there is a reaction of the displacement current due to the vibration of the vibrating membrane 121, negative impedance (capacitance) can be equivalently generated using this reaction. In FIG. 2B, the vibrating membrane 121 is sandwiched between two mesh-like electrodes]-22. The operating principle is the same as that shown in FIG. 13(a), and the non-motional impedance component mainly appears as capacitance.

負性インピーダンス発生手段については、第13図ない
し第21図に示すように各種のものがある。
There are various types of negative impedance generating means as shown in FIGS. 13 to 21.

第13図は、その基本構成を示している。図示のように
、利得Aの増幅回路131の出力をスピーカ132によ
る負荷ZLに与える。そして、この負荷Z、に流れる電
流lを検出し、伝達利得βの帰還回路133を介して増
幅回路131に正帰還する。このようにすれば、回路の
出力インピーダンスZoは Zo=28 (1−Aβ)      −(10)とし
て求められる。この(10)式でAβ〉1とすれば、Z
oは開放安定形の負性インピーダンスとなる。ここで、
Z8は電流を検出するセンサのインピーダンスである。
FIG. 13 shows its basic configuration. As shown in the figure, the output of an amplifier circuit 131 with a gain of A is applied to a load ZL formed by a speaker 132. Then, the current l flowing through this load Z is detected and positively fed back to the amplifier circuit 131 via a feedback circuit 133 with a transfer gain β. In this way, the output impedance Zo of the circuit can be obtained as Zo=28 (1-Aβ) - (10). If Aβ>1 in this equation (10), then Z
o becomes an open stable negative impedance. here,
Z8 is the impedance of the sensor that detects current.

第14図は、電流lの検出をスピーカー32の接地側に
設けた抵抗Rにより行なう例である。
FIG. 14 shows an example in which the current l is detected by a resistor R provided on the ground side of the speaker 32.

これによれば、出力インピーダンスZoは前述の(10
)式より Zo=R8(1−Aβ) となるので、Aβ〉1とすれば、見掛は上の負性抵抗成
分を出力インピーダンス中に含ませることができる。な
お、このような回路に相当する具体例は、例えば特公昭
59−51771号などに示されている。
According to this, the output impedance Zo is the aforementioned (10
), Zo=R8(1-Aβ). Therefore, if Aβ>1, the apparent negative resistance component can be included in the output impedance. A specific example of such a circuit is shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-51771.

第15図は、電流iの検出をスピーカー32の非接地側
に設けた抵抗Rにより行なう例である。
FIG. 15 shows an example in which the current i is detected by a resistor R provided on the non-grounded side of the speaker 32.

この例によっても、出力インピーダンスZoに負性抵抗
成分を含ませることができる。なお、このような回路の
具体例は、例えば特公昭54−33704号などに示さ
れている。第16図はBTL接続にしたもので、図中の
134は反転回路である。この回路においても、出力イ
ンピーダンスZoは Zo=R(1−Aβ) となる。
This example also allows the output impedance Zo to include a negative resistance component. A specific example of such a circuit is shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 54-33704. FIG. 16 shows a BTL connection, and 134 in the figure is an inverting circuit. In this circuit as well, the output impedance Zo is Zo=R(1-Aβ).

第17図は、電流プローブによって電流iを検出する例
である。すなわち、電流iは線路に周囲磁場を形成する
ので、これを電流プローブ135で検出し、帰還回路1
33を介して増幅回路131に帰還するものである。
FIG. 17 is an example of detecting current i using a current probe. That is, since the current i forms an ambient magnetic field on the line, this is detected by the current probe 135 and the feedback circuit 1
It is fed back to the amplifier circuit 131 via 33.

第18図は、帰還回路133に積分器を用いた例である
。すなわち、インダクタンスLの両端電圧を積分して検
出することにより、抵抗検出と同等のことを行なうこと
ができる。この回路によれば、DC近傍では抵抗Rを用
いたときよりも低損失にできる。
FIG. 18 shows an example in which an integrator is used in the feedback circuit 133. That is, by integrating and detecting the voltage across the inductance L, it is possible to perform the same function as resistance detection. According to this circuit, the loss can be lowered near DC than when using the resistor R.

第19図は、帰還回路133に微分器を用いた例である
。すなわち、キャパシタンスCの両端電圧を微分して検
出することにより、抵抗検出と同等のことができる。但
し、この回路ではスピーカ132の駆動系にキャパシタ
ンスCが介在されるため、直流成分の駆動信号がカット
される問題がある。
FIG. 19 is an example in which a differentiator is used in the feedback circuit 133. That is, by differentiating and detecting the voltage across the capacitance C, the same effect as resistance detection can be achieved. However, in this circuit, since the capacitance C is interposed in the drive system of the speaker 132, there is a problem that the drive signal of the DC component is cut off.

以上、説明した例は、出力インピーダンスZ。The example explained above is the output impedance Z.

に負性抵抗を等価的に含ませるものであり、動電形ある
いは電磁形の電気音響変換器を用いたときに適用される
。これに対して、圧電形あるいは静電形の変換器(スピ
ーカ)を用いたときには、非モーショナルインピーダン
ス成分はキャパシタンスである。従って、出力インピー
ダンスZoには負性容量を等価的に含ませることが必要
になる。
Equivalently includes a negative resistance, and is applied when an electrodynamic or electromagnetic electroacoustic transducer is used. On the other hand, when a piezoelectric or electrostatic transducer (speaker) is used, the non-motional impedance component is capacitance. Therefore, it is necessary to equivalently include negative capacitance in the output impedance Zo.

第20図はその一例の回路図で、スピーカ132は静電
形あるいは圧電形のスピーカである。このスピーカ13
2の接地側のキャパシタンスCの両端は、帰還回路13
3に接続されている。この例によれば、出力インピーダ
ンスZ。は前述の(10)式より Zo=C(1−Aβ) となる。
FIG. 20 is a circuit diagram of an example, and the speaker 132 is an electrostatic or piezoelectric speaker. This speaker 13
Both ends of the capacitance C on the ground side of No. 2 are connected to the feedback circuit 13.
Connected to 3. According to this example, the output impedance Z. From the above-mentioned equation (10), Zo=C(1-Aβ).

非モーショナルインピーダンス成分としてインダクタン
スを含む電気音響変換器を用いるときには、等価負性イ
ンダクタンスを出力インピーダンスZoに含ませること
が必要になる。また、動電形スピーカなどでは非モーシ
ョナルインピーダンス成分として、抵抗のほかにインダ
クタンスもある程度は含んでいるので、このインダクタ
ンス成分も無効化したいときには、負性インダクタンス
の生成が必要になる。第21図はその一例の回路図であ
る。図示のように、スピーカ132の接地側のインダク
タンスLの両端は、帰還回路133に接続されている。
When using an electroacoustic transducer that includes inductance as a non-motional impedance component, it is necessary to include equivalent negative inductance in the output impedance Zo. In addition, electrodynamic speakers and the like include a certain amount of inductance in addition to resistance as a non-motional impedance component, so if you want to nullify this inductance component, it is necessary to generate negative inductance. FIG. 21 is a circuit diagram of an example. As shown in the figure, both ends of the inductance L on the ground side of the speaker 132 are connected to a feedback circuit 133.

この例によれば、出力インピーダンスZoは Zo=L (1−Aβ) となる。According to this example, the output impedance Zo is Zo=L (1-Aβ) becomes.

次に、この発明の実施例について、順次に説明する。Next, embodiments of the present invention will be sequentially described.

第22図は、直方体のキャビネットに適用した実施例の
構成図である。図示のように、直方体形状のキャビネッ
ト41の前面には穴があけられ、ここに動電形直接放射
スピーカ42が取り付けられている。スピーカ42はコ
ーン状の振動板43と、その円錐頂部近傍に設けられた
動電形変換器44により構成される。また、キャビネッ
ト41のスピーカ42の下側には開口ポート45および
ダクト46が形成され、これがこの発明に特有の低音用
の仮想スピーカをなしている。駆動回路46は負性抵抗
駆動用のサーボ回路47を有し、この出力で動電形変換
器44が駆動される。
FIG. 22 is a configuration diagram of an embodiment applied to a rectangular parallelepiped cabinet. As shown in the figure, a hole is made in the front of a rectangular parallelepiped-shaped cabinet 41, and an electrodynamic direct radiation speaker 42 is attached to the hole. The speaker 42 is composed of a cone-shaped diaphragm 43 and an electrodynamic transducer 44 provided near the top of the cone. Further, an open port 45 and a duct 46 are formed below the speaker 42 of the cabinet 41, and these form a virtual speaker for bass sounds unique to the present invention. The drive circuit 46 has a servo circuit 47 for driving a negative resistance, and the electrodynamic converter 44 is driven by this output.

ここで、動電形変換器44は固有の内部インピーダンス
としてボイスコイル直流抵抗Rを有し、■ これに対し駆動回路46は出力インピーダンス中に等価
負性抵抗成分(−R)を有し、従って、■ これにより抵抗Rが実質的に無効化できるよう■ になっている。また、R、L M、  CMはそれぞれ
スピーカ42を電気的に等価表現したときのモーショナ
ルインピーダンスである。一方、キャビネット41の容
積をVとし、開口ポート45の断面積をSlそのダクト
46のネック長さをpとすると、その共鳴周波数f は
前述の(1)式のよOp うに、 1/2 f  =c (S/、& V)、   /2πp で求められる。
Here, the electrodynamic converter 44 has a voice coil DC resistance R as its inherent internal impedance, and the drive circuit 46 has an equivalent negative resistance component (-R) in its output impedance. ,■ This allows the resistance R to be substantially nullified. Furthermore, R, LM, and CM are the motional impedances when the speaker 42 is electrically equivalently expressed. On the other hand, if the volume of the cabinet 41 is V, the cross-sectional area of the opening port 45 is Sl, and the neck length of the duct 46 is p, then the resonant frequency f is 1/2 f as shown in equation (1) above. =c (S/, &V), /2πp.

第22図に示す実施例の等価的動作構成は、第23図の
ようになる。すなわち、スピーカ42によって形成され
る中高音用スピーカ42′と、開口ポート45によって
等価的に形成される仮想の低音用スピーカ45′は、容
積が無限大の密閉形キャビネット41′、に取り付けら
れたのと等価となる。そして、中高音用スピーカ42′
は等価的に形成された高域通過フィルタ(HPF)48
Hを介して、通常の(アクティブサーボ駆動をしない)
アンプ49に接続され、低音用スピーカ45′は等価形
成された低域通過フィルタ(LPF)48Lを介して、
上記と同一のアンプ49に接続される。(なお、各フィ
ルタ48H,48Lは、通常のネットワーク回路との類
似性を強調するために便宜的に2次HPFおよび2次L
PFで表現している。)ここで、中高音用スピーカ42
′の最低共振周波数f は、等価モーショナルインピー
ダンスR、L  およびCMにより定M まり、そのときの共振のQ値は先に示したように略セロ
である。そして、その特性は低音用の仮想スピーカ45
′側の設計仕様には全く影響されない。また、低音用ス
ピーカ45′の共振周波数f は開口ポート45とダク
ト46のみによってOp 定まり、そのときの共振のQ値は自在に制御することが
できる。
The equivalent operational configuration of the embodiment shown in FIG. 22 is as shown in FIG. 23. That is, a mid-high frequency speaker 42' formed by the speaker 42 and a virtual bass speaker 45' formed equivalently by the open port 45 are installed in a closed cabinet 41' having an infinite volume. is equivalent to . And a speaker 42' for medium and high frequencies
is an equivalently formed high-pass filter (HPF) 48
Normal (no active servo drive) via H
Connected to the amplifier 49, the bass speaker 45' is connected to an equivalent low-pass filter (LPF) 48L.
It is connected to the same amplifier 49 as above. (In addition, each filter 48H, 48L is a second-order HPF and a second-order L for convenience in order to emphasize the similarity with a normal network circuit.
It is expressed in PF. ) Here, the speaker 42 for medium and high frequencies
The lowest resonance frequency f of ' is determined by the equivalent motional impedances R, L, and CM, and the resonance Q value at that time is approximately zero, as shown above. And its characteristics are the virtual speaker 45 for bass.
It is completely unaffected by the design specifications on the ' side. Further, the resonance frequency f of the bass speaker 45' is determined by only the open port 45 and the duct 46, and the Q value of resonance at that time can be freely controlled.

以上の説明から明らかなように、この第22図および第
23図に示す実施例によれば、低音用の仮想スピーカが
開口ポート45およびダクト46により等価形成される
。そして、これらは容積か無限大の密閉形キャビネット
に取り付けたのと等価になるので、極めて優れた低音域
再生特性が実現される。そして、スピーカユニットの仕
様とキャビネットの仕様は、互いに制約されることなく
自由に設計でき、システムを従来のあらゆるスピーカシ
ステムに比べて著しく小形化できる。
As is clear from the above description, according to the embodiment shown in FIGS. 22 and 23, a virtual bass speaker is equivalently formed by the open port 45 and the duct 46. Since these are equivalent to being installed in a closed cabinet with infinite volume, extremely excellent bass reproduction characteristics can be achieved. The specifications of the speaker unit and the specifications of the cabinet can be freely designed without being restricted by each other, and the system can be made significantly smaller than any conventional speaker system.

更に、この発明によれば、例えば第23図に示されるよ
うに、等価的に高域通過フィルタ48I(および低域通
過フィルタ48Lか形成されるので、駆動回路の構成を
簡単にすることができる。例えば、従来の2ウエイ構成
のスピーカシステムでは、高音および低音用のスピーカ
の前段にはネットワークとしての高域および低域通過フ
ィルタを、それぞれ配設しなければならなかった。そし
て、このフィルタはキャパシタンスやインダクタンスを
用いなければならないので、駆動回路のコストが高くな
りがちであり、駆動回路に占めるフィルタの容積も大き
くなりがちであった。また、その設計も別途に行なわな
ければならなかった。この発明では、これらのフィルタ
は等価的に形成されるので、かかる従来技術の問題点を
も解決することができる。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 23, for example, a high-pass filter 48I (and a low-pass filter 48L) are equivalently formed, so that the configuration of the drive circuit can be simplified. For example, in a conventional two-way speaker system, a network of high-pass and low-pass filters had to be installed before the high- and low-frequency speakers. Since capacitance and inductance must be used, the cost of the drive circuit tends to be high, and the volume of the filter that occupies the drive circuit also tends to be large.Furthermore, the design has to be done separately. In the present invention, since these filters are formed equivalently, the problems of the prior art can also be solved.

なお、振動器および共鳴器の全体としての音圧周波数特
性はアンプ側の入力信号のレベルを増減設定することで
任意とすることができる。振動器および共鳴器の各音響
放射能力は共に十分であるから、このように入力信号の
レベルを調整するたけで、装置全体の音圧周波数を広帯
域−様再生できるようにすることが極めて容易に実現で
きる。
Note that the sound pressure frequency characteristics of the vibrator and the resonator as a whole can be made arbitrary by increasing or decreasing the level of the input signal on the amplifier side. Since the sound radiation capabilities of both the vibrator and the resonator are sufficient, it is extremely easy to reproduce the sound pressure frequencies of the entire device in a broadband manner simply by adjusting the level of the input signal in this way. realizable.

次に、この発明の発明者が試作したいくつかの具体例を
説明する。
Next, some specific examples prototyped by the inventor of the present invention will be described.

第24図は、1個のスピーカユニットと1個のポート共
振系(キャビネット)を用いて、等価的に2ウエイのス
ピーカシステムを構成したときの駆動回路の回路図であ
る。同図において、負の出力インピーダンスZoは Z  =R(1−Rb/Ra) S −〇、 22  (1−30/1. 6)=−3,9(
Ω) となる。すなわち、第24図の回路では等価的な出力イ
ンピーダンスが第25図に示すようになっている。
FIG. 24 is a circuit diagram of a drive circuit when an equivalent two-way speaker system is constructed using one speaker unit and one port resonance system (cabinet). In the same figure, the negative output impedance Zo is Z = R (1-Rb/Ra) S -〇, 22 (1-30/1.6) = -3,9 (
Ω) becomes. That is, in the circuit of FIG. 24, the equivalent output impedance is as shown in FIG. 25.

第26図は、低歪率の負性抵抗パワーアンプの回路例で
ある。同図中、点線で囲んたA部分が、第14図及び第
24図等に示す検出抵抗Rであす、図中の点線で囲んだ
B部分が、この検出電流値に相当する電圧を再び電流化
して、入力側に帰還させる部分であり、第14図中の回
路133等に相当する。電圧電流変換をする理由は、検
出部と入力帰還部との接地電位差の影響を受けないよう
にするためである。この回路では、出力インピーダンス
Z は Z  =R(1−Rf/R,) S となる。従って、Rf=30にΩであるので、R<30
にΩのときに、出力インピーダンスzo中に等価的な負
性抵抗分を含ませることかできる。
FIG. 26 is a circuit example of a negative resistance power amplifier with a low distortion factor. In the figure, the part A surrounded by the dotted line is the detection resistor R shown in FIGS. This is a part that is fed back to the input side, and corresponds to the circuit 133 etc. in FIG. 14. The reason for performing voltage-current conversion is to avoid being affected by the ground potential difference between the detection section and the input feedback section. In this circuit, the output impedance Z is Z = R(1-Rf/R,) S . Therefore, since Rf=30 and Ω, R<30
When Ω is equal to Ω, an equivalent negative resistance can be included in the output impedance zo.

第27図は、2個のスピーカユニットと1個のポート共
振系を用いて、3ウエイ構成のスピーカシステムとした
ときの基本構成図である。この構成によれば、ヘルムホ
ルツ共鳴器の容量を3,5リツトルとしたときに、第2
8図に太い実線で示すような、優れた音圧の周波数特性
が得られた。
FIG. 27 is a basic configuration diagram of a three-way speaker system using two speaker units and one port resonance system. According to this configuration, when the capacity of the Helmholtz resonator is 3.5 liters, the second
Excellent sound pressure frequency characteristics, as shown by the thick solid line in Figure 8, were obtained.

ここで、図中の1点鎖、線は中音用のスピーカの出力特
性、2点鎖線は高音用のツイータの出力特性を示してい
る。
Here, the dashed-dotted line in the figure shows the output characteristics of the speaker for medium tones, and the dashed-double line shows the output characteristics of the tweeter for high-pitched sounds.

更に本発明者は、この発明効果と、基本設定に従ったバ
スレフ形スピーカシステムの効果との比較に関し、次の
ような結果を得た。
Further, the present inventor obtained the following results regarding a comparison between the effects of this invention and the effects of a bass reflex speaker system according to basic settings.

まず、この発明に従った音響装置としては、ヘルムホル
ツ共鳴器の空胴の容量を6リツトルとし、開口ポートの
内径を3.3 amとし、そのネック基を25cmとし
た。そして、ダイナミックコーンスピーカを取り付けて
負性抵抗駆動を行なったところ、f =41ヘルツまで
の重低音再生ができた。
First, in the acoustic device according to the present invention, the volume of the cavity of the Helmholtz resonator was 6 liters, the inner diameter of the opening port was 3.3 am, and the neck base was 25 cm. Then, when a dynamic cone speaker was attached and negative resistance driving was performed, it was possible to reproduce deep bass up to f = 41 hertz.

p これに対し、基本設定に従ったバスレフ形スピーカシス
テムでは、ダイナミックコーンスピーカとしてf =5
0ヘルツ、Q=0.5、口径20 cmのちのを用いた
ときには、キャビネットの容量を176リツトルとした
ときに、f =41ヘルツp までの再生が可能となった。従って、同一程度の重低音
再生において、キャビネットの容量を1/30倍程度に
できることが判明した。
p On the other hand, in a bass reflex speaker system that follows the basic settings, f = 5 as a dynamic cone speaker.
When using the latter with 0 Hz, Q = 0.5, and a diameter of 20 cm, it became possible to reproduce up to f = 41 Hz p when the cabinet capacity was 176 liters. Therefore, it has been found that the capacity of the cabinet can be increased to about 1/30 times for the same level of heavy bass reproduction.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明した通り、この発明によれば、振動器
が有する固有の内部インピーダンスは、振動器駆動手段
における駆動制御手段の働きによつて見掛は上で小さく
される(望ましくは無効化される)。
As described above in detail, according to the present invention, the inherent internal impedance of the vibrator is apparently reduced (preferably disabled) by the action of the drive control means in the vibrator drive means. ).

このため、振動器は電気的な駆動信号入力にのみ応動す
る要素となり、−切過渡応答を生ずることのない理想的
な動作を行なうとともに、この振動器の共振系は実質的
に共振系ではなくなり、単に共鳴器の壁面と等価となっ
てしまう。従って、共鳴器は振動器によって駆動されな
がらも、駆動制御手段から見た場合、振動器とは全く独
立して駆動エネルギーが供給される要素となり、振動器
インピーダンスの影響がないので、この共鳴器の共振の
Q値は極めて大きくなってその音響放射能力は強力なも
のとなり、仮に他の要因で共鳴器の共振のQ値が減少す
るなどしても充分に余裕を有するものとなる。
For this reason, the vibrator becomes an element that responds only to electrical drive signal input, performs ideal operation without causing any -cut transient response, and the resonant system of this vibrator is essentially no longer a resonant system. , it simply becomes equivalent to the wall of the resonator. Therefore, although the resonator is driven by the vibrator, when viewed from the drive control means, it becomes an element to which drive energy is supplied completely independently of the vibrator, and there is no influence of the vibrator impedance, so the resonator The resonance Q value of the resonator becomes extremely large, and its acoustic radiation ability becomes strong, and even if the resonance Q value of the resonator decreases due to other factors, there is sufficient margin.

また、振動器の低域再生特性は何ら共鳴器の容積の大小
によって左右されず、また、共鳴器の共鳴周波数は共鳴
放射部の等価質量だけで設定できるので、やはり共鳴器
の容積の大小は共鳴器自体の低域再生特性を支配する要
素ではなくなり、結果として、装置容積に全く無関係に
装置の低域再生特性を設定できるものとなり、もって小
形でかつ重低音再生が可能な音響装置も容易に実現でき
ることとなる。
In addition, the low-frequency reproduction characteristics of the vibrator are not affected by the volume of the resonator, and the resonant frequency of the resonator can be set only by the equivalent mass of the resonance radiating part, so the volume of the resonator also depends on the volume. The resonator itself is no longer a factor that controls the low-frequency reproduction characteristics, and as a result, the low-frequency reproduction characteristics of the device can be set completely independent of the device volume, making it easy to create a compact acoustic device that can reproduce deep bass. This can be realized.

更に、機械的あるいは電気的等価回路において示される
ように、振動器による共振系と共鳴器による共振系を、
より独立して(望ましくは完全に独立して)取り扱うこ
とが可能になるので、両者間の設計上の相互依存条件を
少なくする(望ましくは相互依存条件をなくす)ことに
より任意の帯域設計が容易にでき、かつ何らの支障も生
じない。
Furthermore, as shown in the mechanical or electrical equivalent circuit, a resonant system using a vibrator and a resonant system using a resonator,
Since it becomes possible to handle them more independently (preferably completely independently), it is easier to design any band by reducing the mutual dependence conditions between them (preferably eliminating the mutual dependence conditions). can be done without causing any problems.

また、この発明の音響装置はオーディオ用スピーカシス
テム以外にも、電子楽器、電気楽器等の発音体あるいは
他の発音体として幅広く応用できる。
Further, the acoustic device of the present invention can be widely applied not only as an audio speaker system but also as a sounding body for electronic musical instruments, electric musical instruments, or other sounding bodies.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例の基本構成を説明する図
、 第2図は、音圧の周波数特性図、 第3図は、第1図(a)の電気的等価回路図、第4図は
、第3図の23をゼロとしたときの等価回略図、 第5図ないし第9図は、動電形スピーカのいくつかの例
を説明する図、 第10図は、電磁形スピーカの例を説明する側面図、 第11図は、圧電形スピーカの例を説明する断面図、 第12図は、静電形スピーカの例を説明する回路図、 第13図は、等価的に負性インピーダンスを生成する回
路の基本構成図、 第14図ないし第19図は、等硬貨性抵抗を生成する回
路の回路図、 第20図は、等硬貨性キャパンタンスを生成する回路の
回路図、 第21図は、等硬貨性インダクタンスを生成する回路の
回路図、 第22図は、より具体的な実施例に係る音響装置の構成
図、 第23図は、第22図の装置の等価的動作構成の説明図
、 第24図は、1個の振動器を用いて2ウエイ構成のスピ
ーカシステムを実現したときの回路図、第25図は、第
24図において等価的に形成される出力インピーダンス
を説明する図、第26図は、低歪率の負性抵抗パワーア
ンプの回路図、 第27図は、2個の振動器により3ウエイ構成のスピー
カシステムを実現したときの構成図、第28図は、第2
7図のスピーカシステムによる音圧の周波数特性を示す
図、 第29図は、従来のスピーカシステムに用いられるバフ
ルの断面図、 第30図は、密閉形スピーカシステムの電気的等価回路
図、 第31図は、バスレフ形スピーカのシステムの要部の構
成図、 第32図は、従来例による音圧の周波数特性を比較して
説明する図、 第33図は、バスレフ形スピーカシステムの電気的等価
回路図 である。 10・・・ヘルムホルツ共鳴器、11・・・開ロホート
、12・・・ネック、20・・・振動器、21・・・振
動板、22・・・変換器、30・・振動器駆動装置、3
1・・駆動制御手段(負性インピーダンス発生部)、Z
o・・・出力インピーダンス、ZV・・・内部インピー
ダンス(非モーショナルインピーダンス成分)。 特許出願人  ヤ マ ハ 株 式 会 社代理人弁理
士   長谷用  芳  樹コーン形ダイナミックスピ
ーカ 第5図 ドーム形ダイナミックスピーカ 第6図 リボン形ダイナミックスピーカ 第7図 全面駆動形ダイナミックヌピーカ 第8図 電磁形スピーカ 第10図 圧電形ヌピーカ 第11図 入力 静電形スピーカ 第12図 従来のス1 第: (b) 二°−カシステム 29図 ll 密閉形の電気的等価回路 第30図 第32図 (a )                 (b )
バスレフ形ヌビーカシステム 第31図 バスレフの電気的等価回路 第33図
Fig. 1 is a diagram explaining the basic configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a frequency characteristic diagram of sound pressure, and Fig. 3 is an electrical equivalent circuit diagram of Fig. 1(a). Figure 4 is an equivalent circuit diagram when 23 in Figure 3 is set to zero. Figures 5 to 9 are diagrams explaining some examples of electrodynamic speakers. Figure 10 is an electromagnetic speaker. 11 is a cross-sectional view illustrating an example of a piezoelectric speaker, FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an example of an electrostatic speaker, and FIG. 13 is an equivalently negative 14 to 19 are circuit diagrams of a circuit that generates a uniform resistance. FIG. 20 is a circuit diagram of a circuit that generates a uniform capantance. FIG. 21 is a circuit diagram of a circuit that generates an equivalent inductance, FIG. 22 is a configuration diagram of an acoustic device according to a more specific embodiment, and FIG. 23 is an equivalent operational configuration of the device in FIG. 22. Fig. 24 is a circuit diagram when a two-way speaker system is realized using one vibrator, and Fig. 25 explains the output impedance equivalently formed in Fig. 24. Figure 26 is a circuit diagram of a low distortion negative resistance power amplifier, Figure 27 is a configuration diagram when a 3-way speaker system is realized using two vibrators, and Figure 28 is a circuit diagram of a negative resistance power amplifier with low distortion. , second
Figure 7 is a diagram showing the frequency characteristics of sound pressure by a speaker system, Figure 29 is a cross-sectional view of a baffle used in a conventional speaker system, Figure 30 is an electrical equivalent circuit diagram of a closed speaker system, Figure 31 Figure 32 is a diagram illustrating the main parts of a bass reflex speaker system, Figure 32 is a diagram comparing and explaining the sound pressure frequency characteristics of conventional examples, Figure 33 is an electrical equivalent circuit of a bass reflex speaker system. It is a diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Helmholtz resonator, 11... Open lobe, 12... Neck, 20... Vibrator, 21... Vibration plate, 22... Transducer, 30... Vibrator drive device, 3
1. Drive control means (negative impedance generating section), Z
o...Output impedance, ZV...Internal impedance (non-motional impedance component). Patent Applicant: Yoshiki Hase, Patent Attorney, Yamaha Co., Ltd. Cone-type dynamic speaker Figure 5: Dome-type dynamic speaker Figure 6: Ribbon-type dynamic speaker Figure 7: Fully-driven dynamic speaker Figure 8: Electromagnetic type Speaker Fig. 10 Piezoelectric type speaker Fig. 11 Input electrostatic speaker Fig. 12 Conventional speakers Fig. ) (b)
Bass reflex type NUBICA system Figure 31 Electrical equivalent circuit of bass reflex Figure 33

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.共鳴による音響を放射するための共鳴放射部を有す
る共鳴器と、 音響を直接に放射するための直接放射部と、前記共鳴器
を駆動するための共鳴器駆動部とを含んで構成される振
動体を有し、前記共鳴器に配設される振動器と、 この振動器に固有の内部インピーダンスを等価的に低減
あるいは無効化するように駆動状態を制御する駆動制御
手段を有し、前記振動器を駆動する振動器駆動手段と、 を備えることを特徴とする音響装置。
1. A vibration device comprising: a resonator having a resonance radiation section for radiating sound due to resonance; a direct radiation section for directly radiating sound; and a resonator drive section for driving the resonator. a vibrator disposed in the resonator; a drive control means for controlling a drive state to equivalently reduce or nullify internal impedance specific to the vibrator; An acoustic device comprising: a vibrator drive means for driving a vibrator;
2.前記共鳴器は、前記振動器が配設される第1開口部
と、前記共鳴放射部をなす第2開口部とを有するキャビ
ネットで構成され、 前記振動器の振動体は、前記キャビネットの外面側部分
で前記直接放射部を構成し、前記キャビネットの内面側
部分で前記共鳴器駆動部を構成することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の音響装置。
2. The resonator includes a cabinet having a first opening in which the vibrator is disposed and a second opening forming the resonance radiation section, and the vibrating body of the vibrator is located on the outer surface side of the cabinet. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein a portion of the cabinet constitutes the direct radiation section, and an inner surface of the cabinet constitutes the resonator drive section.
3.前記共鳴器の共振周波数が、前記振動器を前記共鳴
器に単に配設した状態での当該振動器の共振周波数と異
なっていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の音響装置。
3. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the resonant frequency of the resonator is different from the resonant frequency of the vibrator when the vibrator is simply disposed in the resonator.
4.前記共鳴器の共振周波数が、前記振動器を前記共鳴
器に単に配設した状態での当該振動器の共振周波数に比
べて低いことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
音響装置。
4. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the resonant frequency of the resonator is lower than the resonant frequency of the vibrator when the vibrator is simply disposed in the resonator.
5.前記共鳴器は前記第2開口部を開口ポートとするヘ
ルムホルツ共鳴器であることを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の音響装置。
5. 3. The acoustic device according to claim 2, wherein the resonator is a Helmholtz resonator having the second opening as an opening port.
6.前記開口ポートは筒状のネックを有することを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載の音響装置。
6. 6. The acoustic device of claim 5, wherein the open port has a cylindrical neck.
7.前記振動器は動電形電気音響変換器であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の音響装置。
7. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the vibrator is an electrodynamic electroacoustic transducer.
8.前記振動器は電磁形電気音響変換器であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の音響装置。
8. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the vibrator is an electromagnetic electroacoustic transducer.
9.前記振動器は静電形電気音響変換器であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の音響装置。
9. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the vibrator is an electrostatic electroacoustic transducer.
10.前記振動器は圧電形電気音響変換器であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の音響装置。
10. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the vibrator is a piezoelectric electroacoustic transducer.
11.前記駆動制御手段が、前記振動器駆動手段の出力
インピーダンス中に等価的に負性インピーダンス成分を
発生する負性インピーダンス発生手段であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の音響装置。
11. 2. The acoustic device according to claim 1, wherein the drive control means is a negative impedance generating means that equivalently generates a negative impedance component in the output impedance of the vibrator driving means.
12.前記負性インピーダンス発生手段が、前記振動器
の駆動電流に対応する信号を前記振動器駆動手段の入力
側に正帰還して等価的に負性インピーダンス成分を発生
するよう構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第11項記載の音響装置。
12. The negative impedance generating means is configured to positively feed back a signal corresponding to the drive current of the vibrator to the input side of the vibrator driving means to equivalently generate a negative impedance component. An acoustic device according to claim 11.
13.前記負性インピーダンス発生手段が、出力インピ
ーダンス中に等価的に負性抵抗成分を発生するよう構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第12項記
載の音響装置。
13. 13. The acoustic device according to claim 12, wherein the negative impedance generating means is configured to equivalently generate a negative resistance component in the output impedance.
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